油田注汽锅炉蒸汽干度控制器研究

论文摘要

油田直流注汽锅炉是生产高压蒸汽的关键设备。蒸汽干度是油田注汽锅炉安全运行中的一个重要参数,也是影响稠油热采效果的一个重要指标。蒸汽干度受到多个参数的影响,因此,对蒸汽干度实现有效控制具有一定的难度。油田注汽锅炉自上世纪80年代引进以来,己逐步实现了国产化,但干度检测仍然为人工化验,其检测效率低下,干度的控制仍停留在原来的技术水平上。随着先进控制理论、计算机技术的不断发展,将模糊控制等先进控制技术应用于注汽锅炉控制,提高注汽锅炉控制系统的控制效率己成为一种趋势。寻找一种方便、准确的干度检测方法也势在必行。本文首先介绍了蒸汽干度的各种测量原理和方法,参照当前正在使用的人工化验（目视比色法）方法,应用化学和光学原理,设计了蒸汽干度光谱分析在线检测装置。该装置实现滴定过程自动化和智能分析,自动完成滴定过程及光谱分析,在整个过程结束后即可分析出蒸汽干度,无须人工干预。试验验证设备在稳定运行的同时具有较高的检测精度。接着分析了影响蒸汽干度的因素,蒸汽干度是一个强耦合的被控变量,以往的单回路PID控制抗扰动能力不强,本文提出了基于TS模型的模糊PID控制器,前件采用模糊推理,后件采用PID控制输出, TS-PID模糊控制器兼备模糊控制和PID控制的优点,提高了系统的快速响应和抗干扰能力。最后,利用本文设计的蒸汽干度光谱分析在线检测装置和TS-PID模糊控制策略相结合,进行干度控制,实验结果证明,干度检测及干度控制都取得了良好的效果。本文设计的蒸汽干度光谱分析在线检测装置已经在辽河油田某注汽锅炉上得到成功应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义
• 1.2 蒸汽干度测量发展现状
• 1.2.1 现有蒸汽干度测量方法
• 1.2.2 当前油田注汽锅炉的蒸汽干度测量
• 1.3 注汽锅炉控制系统发展
• 1.3.1 国外注汽锅炉控制系统发展
• 1.3.2 国内注汽锅炉控制系统的发展
• 1.4 课题研究主要内容和工作
• 第二章 直流注汽锅炉及其控制要求
• 2.1 直流注汽锅炉的特点
• 2.2 直流注汽锅炉的系统流程
• 2.2.1 水汽系统
• 2.2.2 燃烧系统
• 2.3 注汽锅炉控制系统
• 2.3.1 注汽锅炉时序控制系统
• 2.3.2 注汽锅炉运行参数控制系统
• 2.4 蒸汽干度控制系统分析
• 2.4.1 蒸汽干度对象大时滞特征
• 2.4.2 蒸汽干度影响因素分析
• 第三章 锅炉蒸汽干度比色分析
• 3.1 蒸汽干度检测
• 3.2 光电比色计
• 3.2.1 比色法原理
• 3.2.2 光电比色计设计
• 3.3 蒸汽干度光谱分析在线检测仪设计
• 3.3.1 系统设计
• 3.3.2 样机
• 第四章 TS 模糊控制器的设计思想与应用
• 4.1 模糊控制概述
• 4.1.1 模糊控制与智能控制
• 4.1.2 模糊控制的发展和应用情况
• 4.2 模糊控制的基本原理
• 4.2.1 模糊化
• 4.2.2 知识库
• 4.2.3 模糊推理
• 4.2.4 清晰化计算
• 4.3 基于TS 模型的模糊控制器
• 4.3.1 Takagi-Sugeno 模糊模型
• 4.3.2 TS 模糊模型结构图的化简
• 4.3.3 基于TS 模糊模型的稳定性分析
• 4.3.4 基于TS 模型的模糊控制器设计
• 4.4 TS-PID 模糊控制器的系统设计
• 4.4.1 TS-PID 模糊控制器的结构设计
• 4.4.2 TS-PID 模糊控制器的参数确定
• 4.4.3 TS-PID 模糊控制器的设计思想
• 4.4.4 TS-PID 模糊控制器的仿真试验
• 4.5 TS-PID 模糊控制器在燃料主调节器上的应用与实现
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢