泵阀协控系统在带压作业装置中的应用研究

发布时间：2019-10-18 21:00

【摘要】：液压举升系统是油田带压作业装置在修井作业中的核心部件,一般采用双路液压缸同步驱动,其稳定性和作业精度直接影响了整个装置的性能。本课题主要研究泵阀协控电液伺服系统在带压作业装置中的应用问题。利用泵阀协控的思想,对带压作业装置液压举升系统进行了方案设计,针对装置的工作特性,将举升油管的工作过程分为泵控模式和阀控模式,对油管的位置进行分时段控制。一个工作循环中,泵控模式运行精度要求不高的大部分路程,此时效率高,节能;在油管需要定位时采用阀控模式,以满足系统较高的定位精度和同步精度。针对工作模式下系统物理结构的不同,分别建立了泵控模式和阀控模式下系统的数学模型,分析了不同模式和不同工况下系统模型的异同。泵控模式下,双路系统的同步性由分流集流阀决定,只需对单路系统进行研究。设计PID控制器对标称系统进行校正,并对不同工况下系统参数摄动的情况进行分析,建立鲁棒控制模型,设计了鲁棒Hinf控制器。利用MATLAB/Simulink进行了仿真分析,研究参数大范围摄动情况下,PID控制器和鲁棒控制器的信号跟踪性能。仿真结果显示鲁棒控制器对参数摄动带来的影响有较好的抑制效果,具有良好的信号跟踪能力。阀控模式下,双路系统的同步性由两个伺服阀进行控制。对阀控系统参数摄动情况进行建模,设计PID和鲁棒控制器,对单路系统的性能进行了仿真分析。为了减小双路系统的同步误差,搭建三种经典同步控制回路来进行控制,并进行了仿真分析,比较分析三种同步控制方案对同步误差的控制效果。最后基于Simulink的xPC Target模块和实验室现有的两套液压伺服实验台搭建半物理仿真实验平台,进行阀控模式系统的实验验证。针对试验台的参数,分别设计出两套系统的PID控制器和鲁棒Hinf控制器,对单路系统,实验验证系统的信号跟踪能力;对双路系统,通过实验分析三种不同的同步控制回路在分别采用鲁棒Hinf和PID控制器时系统同步误差的变化情况。实验结果与仿真结果基本吻合。
【图文】：

带压作业,井口装置

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第 1 章绪论目的田的开采已经到了中后期，修井放喷溢流作业或者是压井循环作坏，，影响油田可持续的作业；压为不压井技术，是在不溢流、不作业技术可以保护油气层，降低海洋油田产能由于开采技术的限田上继续挖掘潜能，在这样的背

带压作业,车载式

如图1-2 所示。相比于固定式的修井设备，它具有机动性高、便于运输和安全可靠性高等诸多优点，极大地提高了作业效率，创造了巨大的经济效益[10]。国外的带压作业技术发展到 21 世纪初期，已经出现了比较完善的不压井修井设备，在实际作业中效果非常好。燕山大学的姚春东[11]对美国 Bake 公司生产的HRL-142 型带压作业装置的动力系统和液压举升系统进行了介绍，该装置能够在作业过程中由主换向阀的人工操作来实现对液压缸位置的任意控制，而不用去考虑负载的方向和大小。该装置举升液压缸系统中，实现了液压元件的优化设计，使得元件数量和管路分布的复杂程度大大降低。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE935

【参考文献】