多相混输系统控制技术研究

论文摘要

油气田在经历了大规模的勘探开发之后,油气资源逐渐减少。人们把更多的视线转移到了沙漠、滩海等地理和自然条件比较恶劣的地区。然而在自然条件十分恶劣的沙漠油田和滩海油田开发建设过程中,油气集输系统的建设投资和运行管理费用要比常规的陆上油田开发高得多。因此,为了使沙漠油田和海上油田的开发更加经济有效,需采用长距离油气多相混输技术。在理论问题研究和实际工程应用过程中,多相混输计量装置有着重要的地位,是研究多相混输问题的重要手段之一。多相混输实验装置以小规模室内装置为主,广泛存在于各个高校及多相流科研机构中。本论文基于大庆油田工程有限公司（大庆油田建设设计研究院）的多相混输实验装置自动化项目,通过分析研究多相混输工艺原理,设计了一套控制系统。控制硬件采用功能强大的西门子PLC S7-400对系统采取模块化设计。运用与之相配套的STEP7 V5.4编程软件编写下位机控制程序,完成多相混输各试验段的温度、压力、流量的数据采集以及各开关阀、调节阀的控制。根据对多相混输监控系统实际要求的分析以及对各种组态软件的对比分析,选择西门子组态软件WinCC,对上位监控系统功能设计,包括监控界面设计,组态报警设计,报表系统设计,以及用户管理的权限定义,实现对整个系统的动态监控管理、故障报警及工况记录、报表打印等功能。混输配比控制是多相混输实验系统稳定高效运行的不可或缺的组成部分,本文根据现场专家经验,利用了模糊控制不要求建立被控对象精确数学模型和PID控制精度高的特点,将传统PID控制与模糊控制相结合,构成一套基于模糊自整定PID控制的混输配比自动控制系统,使多相混输系统达到良好的控制效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 多相流基本概述
• 1.2 多相流特点
• 1.3 国内外研究现状及发展趋势
• 1.4 课题研究的意义
• 1.5 研究的目标、技术路线及所完成工作
• 1.5.1 研究目标、技术路线
• 1.5.2 本文所完成的工作
• 1.6 论文章节安排
• 第二章 多相混输系统总体设计
• 2.1 装置分析
• 2.1.1 装置构成
• 2.1.2 工艺原理及流程
• 2.1.3 管网设计
• 2.2 控制要求及控制方案选择
• 2.2.1 控制要求
• 2.2.2 控制方案
• 2.3 本章小结
• 第三章 多相混输装置PLC 控制系统的设计
• 3.1 软、硬件设备的选型
• 3.1.1 西门子PLC 的特点
• 3.1.2 PLC 模块选择及工作原理
• 3.1.3 PLC 模块分布
• 3.1.4 PLC 模块接线
• 3.2 硬件设计
• 3.2.1 硬件组态
• 3.2.2 系统I/O 点配置
• 3.3 控制程序设计
• 3.3.1 STEP7 简介
• 3.3.2 控制程序编制
• 3.4 本章小结
• 第四章 模糊PID 控制在混输配比上的应用
• 4.1 多相混输配比分析
• 4.2 系统分析与建模
• 4.2.1 控制系统组成
• 4.2.2 控制目标及控制策略的提出
• 4.3 模糊PID 控制的基本原理
• 4.3.1 PID 控制理论
• 4.3.2 模糊控制系统基本原理
• 4.3.3 模糊控制器的组成和结构
• 4.4 多相混输模糊自整定PID 控制器的设计
• 4.5 模糊PID 控制算法仿真研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 上位机组态的实现
• 5.1 组态软件简介
• 5.1.1 WINCC 软件介绍
• 5.1.2 WINCC 系统构成及功能介绍
• 5.2 监控程序设计步骤
• 5.3 WINCC 与PLC 通信
• 5.4 WINCC 监控界面设计及功能实现
• 5.4.1 主界面
• 5.4.2 测试过程界面
• 5.4.3 混输配比自动控制功能实现
• 5.4.4 其它功能界面的实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要