液压控制技术在带压作业系统中的应用研究

论文摘要

针对高压注水井带压作业闸板防喷器工作特点及其控制方法,阐述了油管接箍探测装置、管柱扶正装置和压力平衡装置的工作原理,设计了相应的液压系统,并在此基础上建立了阀控非对称液压缸数学模型。根据带压作业闸板防喷器密封原理,将电液比例控制技术引入带压作业井口闸板防喷器密封胶芯的接触压力控制中,该控制方法可无极调节防喷器密封胶芯的接触压力,调节压力变化过程平稳,而且引入电液比例控制可以方便地构成压力反馈系统,可实现对系统的闭环控制。建立了电液比例控制闸板防喷器密封胶芯接触力的数学模型,应用MATLAB软件建立了控制系统的仿真模型,并对模型进行了动态分析,结合控制理论,引入了PID控制方法。分析结果证明采用的电液比例控制系统的动态特性指标满足设计要求。根据电液比例控制系统模型建立了相应的控制系统,将PLC引入带压作业控制系统,并开发出对应的组态监控软件,将一些重要试验数据进行采集、处理,能够实现对带压作业试验系统的实时监视、安全控制。带压作业系统试验表明了电液比例控制技术可以有效地应用到闸板防喷器胶芯密封的控制中,为开发出满足油田生产需要的带压作业系统奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 液压控制技术概况
• 1.3 国内外防喷器发展概况
• 1.3.1 国外防喷器发展概况
• 1.3.2 国内防喷器发展概况
• 1.3.3 国内外防喷器综合分析
• 1.4 论文主要研究内容
• 第2章 带压作业系统分析
• 2.1 带压作业系统组成
• 2.1.1 井口防喷装置
• 2.1.2 接箍探测装置
• 2.1.3 液压控制台
• 2.1.4 作业机与起升液压缸
• 2.1.5 辅助控制系统
• 2.2 带压作业系统工作原理
• 本章小结
• 第3章 带压作业装置液压原理
• 3.1 油管接箍探测装置液压原理
• 3.1.1 油管接箍探测装置工作原理
• 3.1.2 油管接箍探测装置液压系统分析
• 3.2 油管扶正装置液压原理
• 3.2.1 管柱扶正原理
• 3.2.2 油管扶正装置液压系统设计
• 3.3 压力平衡装置设计
• 3.4 阀控非对称液压缸数学模型建立
• 3.4.1 基本方程
• 3.4.2 方块图与传递函数
• 本章小结
• 第4章 带压作业闸板防喷器控制方法研究
• 4.1 闸板防喷器比例控制原理
• 4.1.1 比例溢流阀控制液压缸加载
• 4.1.2 比例溢流阀控制闸板防喷器原理
• 4.2 建立比例溢流阀模型
• 4.2.1 比例溢流阀模型
• 4.2.2 比例溢流阀比例放大器
• 4.2.3 比例电磁铁
• 4.2.4 比例溢流阀先导级
• 4.2.5 比例溢流阀主阀
• 4.3 比例溢流阀控液压缸系统建模
• 4.4 比例溢流阀控液压缸系统仿真
• 4.4.1 比例溢流阀控制系统参数的确定及动态方程
• 4.4.2 比例溢流阀控制系统动态分析
• 本章小结
• 第5章 带压作业试验系统研制
• 5.1 试验系统的组成
• 5.2 试验系统设计
• 5.2.1 液压系统设计
• 5.2.2 水压系统设计
• 5.2.3 系统控制及数据采集设计
• 5.2.4 电气设计
• 5.2.5 胶芯控制方式设计
• 5.2.6 PLC 程序设计
• 5.2.7 人机界面设计
• 5.3 带压作业室内试验
• 5.3.1 接箍探测试验
• 5.3.2 扶正装置性能试验
• 5.3.3 平衡阀性能试验
• 5.3.4 闸板防喷器胶芯密封性能试验
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢
• 详细摘要