CN113338879A - 一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及其控制方法，采用PLC控制器，包括风冷控制系统、水冷控制系统、液压控制系统和安全控制系统，本发明所提出的油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，采用以PLC控制器为核心的结合温度传感器、液位传感器、压力传感器的闭环运行控制方法，具有安全、可靠、控制精确性好等特点。

Description

一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及油田注入装置领域，具体涉及一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法。
背景技术
我国低渗透油藏的渗透率低、渗流阻力大、连通性差、油井自然产能很低，无法满足经济开发的需求。因此，为了提高单井产量，改善开发效果，需要对低渗透油藏进行有效的注水。
现有控制系统大多是开环的控制系统，由于工作环境恶劣，开环控制系统控制性能低，精确性低，导致装置故障率的高。
综上所述，为提高控制系统的控制精确性，提高注水装置工作的效率、可靠性和稳定性，本发明提出了一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法。
发明内容
本发明的目在于提供一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法，能够实现低油田用压驱注水的高效可靠稳定作业。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，包括装备系统以及PLC控制器，装备系统组成包括风冷控制系统、水冷控制系统、液压控制系统和安全控制系统,所述装备系统包括多个行程开关，所述风冷控制系统包括多台风冷散热器和油箱温度传感器；所述水冷控制系统包括多台离心泵和活塞温度传感器；所述的液压控制系统包括稳压和安全溢流回路以及工作主回路；所述安全控制系统包括油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器、报警器；所述PLC控制器接收液位传感器、压力传感器、温度传感器以及行程开关采集的信息，所述PLC控制器将接收的信息进行处理并反馈，PLC控制器控制电动机组运行。
优选的，所述的多台风冷散热器安装在油箱上，用来冷却油箱内的液压油从而降低液压系统的整体油温；
优选的，所述的油箱温度传感器用来检测油箱的温度参数并传递给PLC控制器。
优选的，所述的多台离心泵安装在泵体底座上，底座连接水箱，离心泵将泵体底座水箱内的冷却水连续不断的喷淋在活塞及缸套内壁，从而降低活塞运行时的温度；
优选的，所述的活塞温度传感器用来检测活塞的温度参数并传递给PLC控制器。
进一步的，所述的液压控制系统包括油箱、电动机、恒功率变量油泵、单向阀、溢流阀、比面积小于1的锥阀、阀芯内设置节流小孔的锥阀、阀芯带节流窗口的锥阀、二位四通电磁阀、三位四通电磁阀、滤油器、液压缸，其中，所述的二位四通电磁阀、阀芯内设置节流小孔的锥阀和溢流阀组成一个插装式电磁溢流阀，所述的三位四通电磁阀以及四个阀芯带节流窗口的锥阀组成一个三位四通插装换向阀；
进一步的，所述的液压控制系统包括稳压和安全溢流回路以及工作主回路；所述的稳压和安全溢流回路工作过程为，电动机旋转带动恒功率变量油泵工作，将油箱中的液压油吸入油泵，又经单向阀分为两路，一路经过换向阀组后进入工作主回路，另一路通过溢流阀返回油箱，正常工作时溢流阀关闭，液压油全部进入工作主回路不允许溢流；当该回路压力超过安全值时，溢流阀开启卸荷保证系统安全，同时先导式溢流阀可在手动控制下任意时刻开启卸荷；所述的工作主回路工作过程为，液压油进入换向阀组后，该阀将高压油分配到液压往复缸的工作腔，并将另一腔与回油管接通，该腔的油通过回油管再经滤油器回到油箱。
进一步的，所述的安全控制系统包括油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器、报警器；
优选的，所述的油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器分别检测油箱内液位高度信号和系统压力信号，当油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力时，PLC控制器控制电动机组停机，停止工作并报警；
进一步的，一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制方法，采用闭环运行的控制方式，包括下列步骤：
(1)PLC控制器根据液位传感器、压力传感器、温度传感器、行程开关反馈的信息判断注入装置是否工作正常，若正常，PLC控制器控制电动机启动、电磁铁3通电、电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动；
(2)PLC控制器根据油箱温度传感器反馈信息，判断启动风冷散热器的台数，并根据油箱温度传感器反馈的信息调节风力大小和启动的风冷散热器台数；同时，PLC控制器根据液压缸温度传感器反馈信息，判断启动离心泵的台数，并根据液压缸温度传感器反馈的信息调节喷射冷水的流量大小和启动的离心泵的台数；
(3)PLC控制器接收到行程开关的信号后，电磁铁1断电，电磁铁2通电，高压油进入往复液压缸的左腔，往复液压缸向右运动；直至再次收到行程开关的信号后，电磁铁2断电，电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动，往复液压缸往复运动；
(4)在注入装置工作过程中，若油箱或活塞温度传感器检测到温度超过了最高工作温度阈值，油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力，PLC控制器控制电动机组停机，停止工作并报警。
有益效果
(1)本发明通过采用PLC控制器、风冷控制系统、水冷控制系统和液压控制系统组成的控制系统和用以PLC为核心的结合温度传感器、液位传感器、压力传感器的闭环运行控制方法，提高了控制系统的控制性能，从而提高了装置工作的安全性、可靠性和稳定性。
(2)本发明通过采用PLC控制器可自动检测油田卧式压驱注入装置各系统的温度，并将温度信息处理反馈，风冷和水冷系统可分别根据反馈信息，及时调节增温或者制冷，维持整个系统温度在合适范围内。
(3)本发明中的闭环控制系统控制性能灵活，精确性高，能够降低装置故障率。
附图说明
图1为本发明的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统框图；
图2为本发明的一种油田用卧式压驱注入装置的液压控制系统的原理图；
图3为本发明的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统方法的流程图；
图中，1油箱、2电动机、3恒功率变量油泵、4阀芯内设置节流小孔的锥阀、5单向阀、6比面积小于1的锥阀、7溢流阀、8二位四通电磁阀、9滤油器、10阀芯带节流窗口的锥阀、11三位四通电磁阀、12液压缸。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，结合附图,对本发明进行详细阐述。
本发明的目在于提供一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统及控制方法，能够实现低油田用压驱注水的高效可靠稳定作业。为了达到上述目的，本发明提供了一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，包括装备系统以及PLC控制器，装备系统组成包括风冷控制系统、水冷控制系统、液压控制系统和安全控制系统,装备系统包括多个行程开关，风冷控制系统包括多台风冷散热器和油箱温度传感器；水冷控制系统包括多台离心泵和活塞温度传感器；液压控制系统包括稳压和安全溢流回路以及工作主回路；安全控制系统包括油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器、报警器；PLC控制器接收液位传感器、压力传感器、温度传感器以及行程开关采集的信息，PLC控制器将接收的信息进行处理并反馈，PLC控制器控制电动机组运行。
风冷控制系统包括多台风冷散热器和油箱温度传感器，风冷散热器安装在油箱上，用来冷却油箱内的液压油从而降低液压系统的整体油温，油箱温度传感器用来检测油箱的温度参数并传递给PLC控制器。
水冷控制系统包括多台离心泵和活塞温度传感器，离心泵安装在泵体底座上，底座连接水箱，离心泵将泵体底座水箱内的冷却水连续不断的喷淋在活塞及缸套内壁，从而降低活塞运行时的温度，活塞温度传感器用来检测活塞的温度参数并传递给PLC控制器。
安全控制系统包括油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器、报警器，油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器分别检测油箱内液位高度信号和系统压力信号，当油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力时，PLC控制器控制电动机组停机，停止工作并报警。
一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制方法，液压系统的油路工作过程为：
液压控制系统包括稳压和安全溢流回路以及工作主回路；稳压和安全溢流回路工作过程为，电动机2旋转带动恒功率变量油泵3工作，将油箱1中的液压油吸入油泵3，又经单向阀5分为两路，一路经过二位四通换向阀8后进入工作主回路，另一路通过溢流阀7返回油箱1，正常工作时溢流阀7关闭，液压油全部进入工作主回路不允许溢流；当该回路压力超过安全值时，溢流阀1开启卸荷保证系统安全，同时先导式溢流阀1可在手动控制下任意时刻开启卸荷；工作主回路工作过程为，液压油进入三位四通换向阀11后，该阀将高压油分配到液压往复缸12的工作腔，并将另一腔与回油管接通，该腔的油通过回油管再经滤油器回到油箱。
一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制方法，闭环运行控制方式的步骤为：
(1)PLC控制器根据液位传感器、压力传感器、温度传感器、行程开关反馈的信息判断注入装置是否工作正常，若正常，PLC控制电动机启动，电磁铁3通电，电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动；
(2)PLC控制器根据油箱温度传感器反馈信息，判断启动风冷散热器的台数，并根据油箱温度传感器反馈的信息调节风力大小和启动的风冷散热器台数；同时，PLC控制器根据液压缸温度传感器反馈信息，判断启动离心泵的台数，并根据液压缸温度传感器反馈的信息调节喷射冷水的流量大小和启动的离心泵的台数；
(3)PLC控制器接收到行程开关的信号后，电磁铁1断电，电磁铁2通电，高压油进入往复液压缸的左腔，往复液压缸向右运动；直至再次收到行程开关的信号后，电磁铁2断电，电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动，往复液压缸往复运动；
(4)在注入装置工作过程中，若油箱或活塞温度传感器检测到温度超过了最高工作温度阈值，油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力，PLC控制器控制电动机组停机，停止工作并报警。
上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。
本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，包括装备系统以及PLC控制器，其特征在于，装备系统组成包括风冷控制系统、水冷控制系统、液压控制系统和安全控制系统,所述装备系统包括多个行程开关，所述风冷控制系统包括多台风冷散热器和油箱温度传感器；所述水冷控制系统包括多台离心泵和活塞温度传感器；所述的液压控制系统包括稳压和安全溢流回路以及工作主回路；所述安全控制系统包括油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器、报警器；所述PLC控制器接收液位传感器、压力传感器、温度传感器以及行程开关采集的信息，所述PLC控制器将接收的信息进行处理并反馈，PLC控制器控制电动机组运行。
2.根据权利要求1所述的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，其特征在于，多台所述的风冷散热器安装在油箱上，所述油箱温度传感器将油箱的温度传输至PLC控制器。
3.根据权利要求1所述的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，其特征在于，多台所述的离心泵安装在泵体底座上，底座连接水箱，离心泵将泵体底座水箱内的冷却水连续不断的喷淋在活塞及缸套内壁，所述的活塞温度传感器用来检测活塞的温度参数并传递给PLC控制器。
4.根据权利要求1所述的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，其特征在于，所述液压控制系统包括油箱、电动机、恒功率变量油泵、单向阀、溢流阀、比面积小于1的锥阀、阀芯内设置节流小孔的锥阀、阀芯带节流窗口的锥阀、二位四通电磁阀、三位四通电磁阀、滤油器、液压缸，其中，所述的二位四通电磁阀、阀芯内设置节流小孔的锥阀和溢流阀组成一个插装式电磁溢流阀，所述的三位四通电磁阀以及四个阀芯带节流窗口的锥阀组成一个三位四通插装换向阀。
5.根据权利要求4所述的液压控制系统，其特征在于，所述的稳压和安全溢流回路通过电动机旋转带动恒功率变量油泵运转，将油箱中的液压油吸入油泵，又经单向阀分为两路，一路经过换向阀组后进入工作主回路，另一路通过溢流阀返回油箱。
6.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，正常工作时所述溢流阀关闭，液压油全部进入工作主回路不允许溢流。
7.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，当该回路压力超过安全值时，溢流阀开启卸荷保证系统安全，同时先导式溢流阀可在手动控制下任意时刻开启卸荷。
8.根据权利要求5所述的液压控制系统，其特征在于，所述的工作主回路工作过程为，液压油进入换向阀组后，该阀将高压油分配到液压往复缸的工作腔，并将另一腔与回油管接通，该腔的油通过回油管再经滤油器回到油箱。
9.根据权利要求1所述的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制系统，其特征在于，所述的油箱内的液位传感器、液压系统的压力传感器分别检测油箱内液位高度信号和系统压力信号，当油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力时，PLC控制器控制电动机组停机，停止工作并报警。
10.根据权利要求1所述的一种油田用卧式压驱注入装置的自动控制方法，其特征在于，采用的以PLC控制器为核心的闭环运行的控制方式，包括下列步骤：
(1)PLC控制器根据液位传感器、压力传感器、温度传感器、行程开关反馈的信息判断注入装置是否工作正常，若正常，PLC控制电动机启动，电磁铁3通电，电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动；
(2)PLC控制器根据油箱温度传感器反馈信息，判断启动风冷散热器的台数，并根据油箱温度传感器反馈的信息调节风力大小和启动的风冷散热器台数；同时，PLC控制器根据液压缸温度传感器反馈信息，判断启动离心泵的台数，并根据液压缸温度传感器反馈的信息调节喷射冷水的流量大小和启动的离心泵的台数；
(3)PLC控制器接收到行程开关的信号后，电磁铁1断电，电磁铁2通电，高压油进入往复液压缸的左腔，往复液压缸向右运动；直至再次收到行程开关的信号后，电磁铁2断电，电磁铁1通电，高压油进入往复液压缸的右腔，往复液压缸向左运动，往复液压缸往复运动；
(4)在注入装置工作过程中，若油箱或活塞温度传感器检测到温度超过了最高工作温度阈值，油箱内液位低于工作要求的最低液位、系统压力大于最高工作压力，PLC控制电动机组停机，停止工作并报警。
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