CN110735786A - 往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统及其调节方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统及其调节方法，包括安装于往复式增压注水泵管路上的吸入压检测装置、平衡压检测装置、以及排出压检测装置，所述平衡压检测装置与排出压检测装置之间安装有用于调节吸入压或平衡压的调节阀，通过对泵体中的吸入压力、平衡压力、以及平衡压力的监测，随时能够获取管道中压力的变化，通过及时的对调节阀阀位的调节，使液力平衡系统重新进入平衡模式，有效地解决了往复式增压注水泵由于各种原因造成的液力平衡系统失衡现象，且在液力失衡情况发生时，能及时有效地重新建立平衡关系，保证设备的连续运行，杜绝了设备非正常磨损而造成的故障率，实现了设备长期稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及输油泵控制技术领域，尤其涉及一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统及其调节方法。
背景技术
在石油开采中，地层注水是油田稳产的主要措施，增压注水泵成为油田注水保产的重要设备。增压注水泵的连续稳定运行在注水工艺中起着至关重要的作用。
往复式增压注水泵液力平衡系统在现场实际应用中对吸入压力和排出压力要求比较严格，两个参数中任何一个参数的变化都会造成增压注水泵液力平衡打破，并且现场提供的油井增压注水的吸入压力和排出压力只是一个参考值，地层工况的复杂性与不可控制性等因素导致选型的设备很难与现场实际应用工况达到的匹配，从而导致设备柱塞承受力发生变化，造成设备整个曲柄连杆机构的严重磨损，增加设备的非易损件的更换周期，增加人力物力，影响采油注水进行。而且随着油井注水量与注水压力的日益增大，导致增压注水泵排出压力逐渐增大，也成为打破原有液力平衡的一大隐患。
发明内容
针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统。
为达到以上目的，本发明的技术方案为：
一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统，包括安装于往复式增压注水泵管路上的吸入压检测装置、平衡压检测装置、以及排出压检测装置，所述平衡压检测装置与排出压检测装置之间安装有用于调节吸入压或平衡压的调节阀。
所述调节阀为电动压力调节阀，所述电动压力调节阀上连接有PLC控制装置。
所述吸入压检测装置、平衡压检测装置、以及排出压检测装置均为压力传感器。
一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制方法，包括：
1)、获取泵体的吸入压力P1、平衡压力P2、以及排出压力P3；
2)、当吸入压力P1减小时，调节阀的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当吸入压力P1增大时，调节阀的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3减小时，平衡压力P2减小，调节阀的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3增大时，平衡压力P2增大，调节阀的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值。
与现有技术比较，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统及其调节方法，通过对泵体中的吸入压力、平衡压力、以及平衡压力的监测，随时能够获取管道中压力的变化，通过及时的对调节阀阀位的调节，使液力平衡系统重新进入平衡模式，有效地解决了往复式增压注水泵由于各种原因造成的液力平衡系统失衡现象，且在液力失衡情况发生时，能及时有效地重新建立平衡关系，保证设备的连续运行，杜绝了设备非正常磨损而造成的故障率，实现了设备长期稳定运行。
附图说明
图1是发明本往复式增压注水泵液力平衡系统结构示意图；
图2是发明本往复式增压注水泵液力平衡系统控制逻辑图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
往复式增压注水泵液力平衡系统是利用设备吸入压力与设备排出压力通过液力平衡系统在设备内部达到缓冲平衡，从而减小甚至消除柱塞受到的额外定向力，使曲柄连杆机构运转更平顺。如图1所示，F1＝F2为设备最佳运行状况，F1＝P1*S1，F2＝P2*S2，就可以得出P1/P2＝S2/S1，由于S2/S1在设备设计出厂后为定值，只能通过调节P1与P2的参数才能保持液力平衡系统，传统工艺在设备出厂时P1/P2也为定值，很难满足最佳调节的状态与设备使用远景，在使用过程中很难及时有效地把控运行参数的变化，从而造成设备故障、维修费用昂贵等不利情况。本发明提供了一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统，包括安装于往复式增压注水泵管路上的吸入压检测装置1、平衡压检测装置2、以及排出压检测装置3，所述平衡压检测装置2与排出压检测装置3之间安装有用于调节吸入压或平衡压的调节阀4。
优选的，本发明中所述调节阀4为电动压力调节阀，所述电动压力调节阀上连接有PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制装置5。所述电动压力调节阀，能够对往复式增压注水泵液力平衡进行控制调节。本发明利用可编程控制器对设备吸入压力P1、排出压力P3、调节后的液力平衡压力P2、液力平衡系统中电动压力调节阀阀位等运行参数监测处理，如图2所示，通过PID(closed-loop control system，闭环控制系统)闭环调节，设定目标值为S2/S1＝P1/P2。
本发明中，所述吸入压检测装置1、平衡压检测装置2、以及排出压检测装置3均为压力传感器检测装置，具体包括：吸入压力检测变送器、排出压力检测变送器、平衡系统压力检测变送器、西门子可编程逻辑控制器、西门子模拟量输入输出模块、西门子触摸人机交互触摸屏。
本发明还提供了一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统的控制方法，包括：
1)、获取泵体的吸入压力P1、平衡压力P2、以及平衡压力P3；
2)、当吸入压力P1减小时，调节阀(4)的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当吸入压力P1增大时，调节阀(4)的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3减小时，平衡压力P2减小，调节阀(4)的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3增大时，平衡压力P2增大，调节阀(4)的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值。
具体的，控制调节阀(4)在触摸屏上设置好增压注水泵出厂时的P1/P2的关系值。西门子逻辑控制器根据设置的关系值(P1/P2)即可进行闭环控制调节：具体变化可分为以下几种：①当吸入压力P1变小时，逻辑控制器立即投入PID调节，信号给调节阀使阀门阀位开大，同时平衡压力P2变送器根据阀位开大不断检测压力变化，直到P1/P2的关系值又回到触摸屏设置的参数。PID调节结束，设备恢复正常运行。②当吸入压力P1变大时，逻辑控制器立即投入PID调节，信号给调节阀使阀门阀位关小，同时平衡压力P2变送器根据阀位关小不断检测压力变化，直到P1/P2的关系值又回到触摸屏设置的参数。PID调节结束，设备恢复正常运行。③当排出压力P3变小/变大时，平衡压力P2也随之变小/变大，逻辑控制器立即投入PID调节，信号给调节阀使阀门阀位关小/开大，同时平衡压力P2变送器根据阀位关小/开大不断检测压力变化，直到P1/P2的关系值又回到触摸屏设置的参数。PID调节结束，设备恢复正常运行。
调节阀位，以使得液力平衡系统重新进入平衡模式；当P3改变或由于任何原因造成的液力平衡压力P2改变，PID立即投入运行，通过调节电动压力调节阀阀位，使液力平衡系统重新进入平衡模式。
本发明能够通过对吸入压力、排出压力、液力平衡压力检测及数据处理，当吸入压力或液力平衡压力变化时，PID闭环调节系统立即进行调节，即电动压力调节阀进行微动调节，通过阀位的改变重新建立压力平衡。
对于本领域技术人员而言，显然能了解到上述具体事实例只是本发明的优选方案，因此本领域的技术人员对本发明中的某些部分所可能作出的改进、变动，体现的仍是本发明的原理，实现的仍是本发明的目的，均属于本发明所保护的范围。
Claims (4)
1.一种往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统，其特征在于，包括安装于往复式增压注水泵管路上的吸入压检测装置(1)、平衡压检测装置(2)、以及排出压检测装置(3)，所述平衡压检测装置(2)与排出压检测装置(3)之间安装有用于调节吸入压或平衡压的调节阀(4)。
2.根据权利要求1所述的往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统，其特征在于，所述调节阀(4)为电动压力调节阀，所述电动压力调节阀上连接有PLC控制装置(5)。
3.根据权利要求1所述的往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统，其特征在于，所述吸入压检测装置(1)、平衡压检测装置(2)、以及排出压检测装置(3)均为压力传感器。
4.一种基于权利要求1所述的往复式增压注水泵液力平衡自动控制系统的控制方法，其特征在于，包括：
1)、获取泵体的吸入压力P1、平衡压力P2、以及排出压力P3；
2)、当吸入压力P1减小时，调节阀(4)的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当吸入压力P1增大时，调节阀(4)的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3减小时，平衡压力P2减小，调节阀(4)的阀门阀位关小，直到P1/P2的关系值恢复预设值；
当排出压力P3增大时，平衡压力P2增大，调节阀(4)的阀门阀位开大，直到P1/P2的关系值恢复预设值。
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