游梁式抽油机节能控制研究

发布时间：2017-03-21 17:06

  本文关键词：游梁式抽油机节能控制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：游梁式抽油机由于结构简单、坚固耐用、维护方便等诸多特点,一直在有杆采油系统中占据主导地位。但是,游梁式抽油机所处工况环境复杂多变,其载荷也具有交变性、周期性和冲击性,这就使其电动机载荷率很低,尤其是在油井供液能力不足的情况下。这样就造成了电能的极大浪费。因此,研究游梁式抽油机节能控制意义重大。本文针对同一区块内油井供液不足时,油井产量低,电能浪费严重的问题,在分析了游梁式抽油机变频调速节能原理和游梁式抽油机载荷特性后,提出了以悬点示功图面积值作为被控参数的游梁式抽油机集群节能控制解决方案。为了提高集控水平,集群控制系统通过GPRS网络远程双向传输数据。中控室的控制器可以远程监控区块内抽油机的运行状态,及时了解抽油机工况,当发现供液不足时,实施节能控制,降低电能消耗。由于游梁式抽油机采油系统难以使用经典控制理论建立精确的数学模型,所以本文在分析了模糊控制的特点后,依据模糊控制方法,设计并实现了模糊控制器；同时,针对抽油机工况扰动变化大时控效果不理想的问题,设计并实现了自调整比例因子模糊控制器,提高了控制效果。在完成系统硬件选型设计和软件设计开发后,在实验室以ControlLogix5000集成控制架构为核心设计搭建了游梁式抽油机集群节能控制系统模拟平台,使用现场数据进行测试。通过对比使用游梁式抽油机集群节能控制系统后的试验数据,发现抽油机能耗明显下降、运行效率得到提升。试验结果表明,游梁式抽油机集群节能控制系统实现了节能目标。
【关键词】：游梁式抽油机 变频调速 节能控制 自调整比例因子模糊控制
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 研究背景和意义8
• 1.2 抽油机变频节能技术的研究及应用现状8-11
• 1.2.1 抽油机节能技术简介8-9
• 1.2.2 抽油机变频节能技术应用现状9-10
• 1.2.3 抽油机变频控制技术发展趋势10-11
• 1.3 研究内容11-12
• 1.4 本章对小结12-13
• 第2章 游梁式抽油机节能分析13-21
• 2.1 游梁式抽油机结构及工作原理13-14
• 2.1.1 游梁式抽油机结构13
• 2.1.2 游梁式抽油机工作原理13-14
• 2.2 游梁式抽油机载荷特征分析14-16
• 2.3 游梁式抽油机变频调速节能原理16-17
• 2.3.1 游梁式抽油机变频调速节能的优点16-17
• 2.3.2 游梁式抽油机变频调速节能的基本原理17
• 2.4 异步电动机变频调速原理17-19
• 2.5 异步电动机变频调速的机械特性19-20
• 2.6 本章小结20-21
• 第3章 游梁式抽油机集群节能控制系统设计及硬件实现21-38
• 3.1 游梁式抽油机集群节能控制系统功能分析21
• 3.2 游梁式抽油机集群节能控制系统总体架构设计21-24
• 3.2.1 反映游梁式抽油机工况的参数22-23
• 3.2.2 游梁式抽油机集群节能控制系统节能控制功能原理23-24
• 3.3 游梁式抽油机集群节能控制系统硬件架构24-25
• 3.4 游梁式抽油机集群节能控制系统硬件选型25-32
• 3.4.1 游梁式抽油机集群节能控制系统后端硬件选型25-27
• 3.4.2 游梁式抽油机集群节能控制系统前端硬件选型27-29
• 3.4.3 游梁式抽油机集群节能控制系统前端硬件处理器模块设计29-32
• 3.5 游梁式抽油机集群节能控制系统前端硬件驱动程序开发32-36
• 3.5.1 处理器模块驱动程序设计32-35
• 3.5.2 远程通信模块驱动程序设计35-36
• 3.6 本章小结36-38
• 第4章 游梁式抽油机节能控制功能的设计与实现38-49
• 4.1 模糊控制器的设计38-43
• 4.1.1 输入量模糊化40-41
• 4.1.2 确定模糊控制规则41-42
• 4.1.3 输出量清晰化及模糊控制表的建立42-43
• 4.2 自适应模糊控制器简介43-44
• 4.3 自调整比例因子模糊控制器设计44-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第5章 游梁式抽油机集群节能控制系统软件设计49-58
• 5.1 游梁式抽油机集群节能控制系统软件总体设计49
• 5.2 节能控制功能模块的设计与开发49-53
• 5.2.1 悬点数据采集功能51-52
• 5.2.2 示功图面积计算功能52-53
• 5.3 实时监控模块的设计与开发53-54
• 5.4 数据存储模块的设计与开发54-56
• 5.4.1 用户信息表55
• 5.4.2 实时数据表55-56
• 5.4.3 控制输出表56
• 5.5 远程访问模块设计与开发56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 第6章 游梁式抽油机集群节能控制系统调试与节能试验58-66
• 6.1 游梁式抽油机工况模拟器设计与实现58-61
• 6.1.1 电源模块58-59
• 6.1.2 信号产生模块59-60
• 6.1.3 游梁式抽油机工况模拟器设计实现60-61
• 6.2 节能控制功能的实现61-63
• 6.2.1 悬点数据采集功能的实现62-63
• 6.2.2 示功图面积计算功能的实现63
• 6.3 节能控制效果分析63-65
• 6.4 本章小结65-66
• 第7章 总结与展望66-68
• 7.1 总结66
• 7.2 展望66-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72
• 附录72-74
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文74

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