注聚合物装置自动控制系统设计与研究

论文摘要

目前全国各大油田经过长期的开发,主力油田均已进入高含水期,三次采油将把油田开发技术带入新阶段,而注聚合物驱油是三次采油中普遍使用的一种方法。由于注聚工程的特殊性(注入周期短、设备选用多等),它仍是一项工程投资大、运行费用高的复杂系统工程,仍需进一步提高注聚工艺水平,提高技术水平,降低工程投资,节能降耗。论文对国内外注聚合物装置做了深入的研究,针对胜利油田三次采油特点,重点对注聚合物装置的溶解单元和罐群单元进行了设计,以松下可编程控制器(PLC)为控制核心,设计了聚合物装置溶解单元和罐群单元硬件电路和软件控制程序,实现了聚合物的自动混配过程,同时采取了一些如输入信号软件滤波抗扰、执行机构可靠性处理等抗干扰可靠性措施,确保了全站生产安全、稳定、连续运行。针对聚合物母液浓度控制中大迟滞系统难以精确控制,论文从预测控制理论入手,深入研究了PID控制方法及预测PID控制理论,将预测模型引入注聚站的浓度配置控制系统中,用预测出的浓度偏差作为给定补偿调节项,建立一种预测PID控制器应用于母液浓度控制,从而验证了此控制器的有效性。论文首次采用松下PLC和西门子无线通信模块TC35I实现注聚站远程监控。通过对TC35I原理的深入分析研究,完成了TC35I控制电路的电源和IGT启动电路设计;通过对松下PLC专用通信协议和SMS的PDU方式编码解码的深入研究,实现对各个监控点进行数据采集,并对TC35I初始化和数据控制,完成了松下PLC与TC35I的通信以及TC35I与维修监控中心的通信,以短信息的方式将生产运行状况与设备运行状态发送到维修中心,实现了远程监控的功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.2 国内外研究应用现状与存在的问题
• 1.2.1 国内外研究应用现状
• 1.2.2 注聚站自控系统存在的问题
• 1.3 论文研究的主要内容与解决的关键技术
• 1.3.1 论文研究的主要内容
• 1.3.2 解决的关键技术
• 第2章 注聚合物混配控制系统
• 2.1 注聚站混配控制系统
• 2.1.1 注聚站控制系统组成
• 2.1.2 聚合物混配装置流程
• 2.1.3 混配装置组态监控
• 2.1.4 混配装置各单元间的联系
• 2.2 分散溶解单元设计
• 2.2.1 分散溶解控制系统
• 2.2.2 分散溶解设备选取
• 2.2.3 溶解单元自动控制系统
• 2.2.4 系统硬件电路设计
• 2.2.5 溶解控制软件设计
• 2.3 罐群单元设计
• 2.3.1 罐群控制装置与控制要求
• 2.3.2 罐群部分自动运行控制
• 2.3.3 控制系统模块化设计
• 第3章 母液浓度控制与可靠性研究
• 3.1 PID 控制与预测控制
• 3.1.1 PID 控制算法与松下PLC实现
• 3.1.2 预测控制的理论基础
• 3.1.3 预测PID 控制研究
• 3.2 母液浓度预测PID 控制
• 3.2.1 清水闭环精确控制
• 3.2.2 预测PID 控制母液浓度
• 3.3 控制系统可靠性设计
• 3.3.1 输入干扰信号剔除
• 3.3.2 执行机构可靠性
• 3.3.3 接地抗干扰
• 第4章 注聚合物远程监控系统终端设计
• 4.1 注聚站监控原理
• 4.1.1 SMS 原理
• 4.1.2 AT 命令
• 4.2 远程监控系统硬件设计
• 4.2.1 硬件选型
• 4.2.2 TC35I 模块电路硬件设计
• 4.3 下位机控制设计
• 4.3.1 数据采集
• 4.3.2 初始化并发送控制
• 4.4 上位机软件设计
• 4.5 基于PDU模式短信息编码
• 4.5.1 PDU数据包格式
• 4.5.2 TC35I 发送编码
• 4.5.3 PDU模式短信息解码
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢