基本信息
- 项目名称：
- 新型采油装置——气汽发生器装置计算机控制系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本控制系统是气汽发生器采油装置的一种新型计算机控制系统。系统整体小巧，操作直观，利用工业触摸屏和PLC技术相结合，附加视频监视系统，可以实现对该采油装置的可靠、安全控制。
- 详细介绍：
- 本计算机控制系统设计的网络分为两个层次，上层为监控级（上位机）、中层为控制级（下位机）： 上位机的设计为本系统网络中的上层设计，采用eView5600T触摸屏，其功能主要是能够实时的监控现场设备的工作状况、工艺参数的实时变化，根据监控画面上对现场设备的监控显示能够在计算机上远程控制现场的设备的运转情况，如阀开度的大小、给出流量的设定值、急停等，同时能够记录历史数据、曲线等为故障分析提供数据。上位机运用的是EV5000软件，其可以完成与下位机PLC之间的通讯，进行数据的交换。 下位机采用西门子S7—200PLC，下位机系统的主要功能是与气汽发生器现场的智能仪表连接，将各种生产数据信息采集并处理后按一定格式存放，并将所采集信息准确快速地传往上位机。同时接收上位机的指令对现场做出控制动作。下位机编程采用的是Step7MicWIN4.0软件。 1，上位机（触摸屏）组态设计 运行 EV5000,新建一个空工程，EV5000 的界面显示内容将如图所示。 也可以在菜单“视图”或者在工具栏上点击右键，就可以看见各个工具栏。 建立一个新工程选入合适型号的触摸屏和PLC选择合适的通信方式将触摸屏和PLC连接。 2，下位机PLC系统设计 下位机采用S7—200PLC,接受现场每一个检测变送仪表输出的信号见图所示，编程软件采用 STEP 7 MicroWIN。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的：利用气体开采原油的技术，目前在全世界越来越受到石油开采工作者的重视，应用范围越来越广泛。气汽发生器装置的研制对石油的开采不但可以提高原油采收率，增加原油产量，还可以提高安全性和减少空气污染。由于气汽发生器装置运行时产生的是高温高压的混合气，建立一种有效的计算机控制系统不仅有利于气汽发生器装置的安全运行，而且会增加产品技术含量，提高其应用价值。 设计基本思路：气汽发生器装置产生燃烧后的混和气，属于高温高压装置，人工控制经常难以做到安全可靠，通过建立计算控制系统来监控混合气的注气压力和温度，利用视频监视系统的运行状况，保障生产正常连续地运转。 创新点：本设计利用计算机控制的新技术，给出控制系统的设计方案，提出系统硬件组成和软件设计方法，实现对气汽发生器装置的自动控制；采用工业触摸屏技术与PLC技术相结合，构建新型气汽发生器计算机控制系统，实现对气汽发生器装置的可靠、安全控制；提出视频监视系统与计算机控制系统相融合，开发独特的配套控制系统，提高气汽发生器装置的控制水平。 本项目的关键技术：采用工业触摸屏技术、PLC技术、视频监控系统与计算机控制系统相结合的形成气汽发生器控制系统成套装置。对于气汽发生器是一种新型的控制方式。 技术指标： 控制温度：300℃——350℃； 控制压力：7-12MPa； 空气与燃油充分燃烧，保证两者比例为11：1（体积比）。
科学性、先进性
- 气汽发生器是一种新型的采油装置，它点火安全可靠，性能稳定，其提供的燃气、蒸气混合气不仅能达到热采工艺流程要求，而且能起到同量蒸气所不及的热驱效果。对中质稠油开采，提高采收率20%左右，降低成本50%左右。 自动控制系统是气汽发生器装置的重要组成部分，它负责系统各部分的协调控制及数据采集工作。而我们所开发的新式系统与传统的控制系统相比，具有以下特点：一是工业触摸屏技术与PLC技术相结合，构建新型气汽发生器计算机控制系统组成方案，方便操作人员对设备的控制；二是视频监视系统与计算机控制系统相融合，可以实时监控设备运行状况，能够及时排除安全隐患，保障系统安全运行。 参考文献： [1]刘文章.稠油注蒸汽热采工程.北京：石油工业出版社，1997 [2]陈浩.案例解说PLC、触摸屏及变频器综合应用.北京：中国电力出版社，2007 [3]李方圆. 触摸屏工程应用.北京：电子工业出版社，2008
获奖情况及鉴定结果
- 该作品于2009年4月3日在辽宁省科学技术情报研究所查新。查新结论：“气汽发生器装置计算机控制系统的研发及应用”，国内文献检索中未见相同研究报道。 2009年参加辽宁省暨沈阳市大学生科技活动展示，获广泛关注。 2009年参加第九届“挑战杯”辽宁省大学生课外学术科技作品竞赛获特等奖。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 有偿转让
作品可展示的形式
- 实物、产品 图片 样品 现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 对于气汽发生器的控制系统，从早期的简单的继电器控制到PLC控制，都存在一些不足。比如，系统体积过大，操作复杂等等。该套控制系统将触摸屏技术与PLC技术相结合，并加入视频监控功能形成新型控制系统，集成度高。经过查新与专利检索，到目前为止，仍然没有机构在气汽发生器的控制系统上进行研究。基于工业触摸屏技术和PLC技术构建的气汽发生器计算机控制系统，是在现有的计算机技术结构下，将PLC技术与工业触摸屏技术结合起来。形成集成的计算机控制系统，提升了气汽发生器装置的价值。 本系统为石油的安全高效开采提供了方便快捷的操作界面；视频监控功能可以实时观测现场设备运行情况。该控制系统对气汽发生装置的可靠、安全控制，具有重要意义。有广阔的应用前景和市场价值。
同类课题研究水平概述
- 提高原油采收率从来都是石油行业中的首要问题，在能源日趋紧张的今天提高原油采收率就更为重要。石油开采工艺大致可以分为一次采油、二次采油及多次采油。资料表明，一次采油和二次采油的采收率都不高，只有采用非常规的工艺技术才能使这些石油资源充分开采。 针对以上问题，技术人员提出利用气体进行采油，这项技术在全世界越来越受到石油开发工作者的重视，应用范围越来越广泛，随着科学技术的进步为大范围使用气体采油提供了可能性；而气体的分离、提纯、压缩、装载、运输、增压等设备与装置日渐成熟，为在油田的大范围推广和使用提供了基础。高温混合气开采技术正是众多气体采油技术项目中的最具前途的一个新开发的项目。 当前，各国普遍用高压锅炉系统热开采稠油、集中产气并通过管网送到进口，再经油管送到井下去加热油层，使稠油温度升高，粘度下降，进而实现对稠油开采的目的。这种传统的开采方式，尽管沿用多年，但是其缺点是显而易见的，如设备庞大、造价高，不能逐井生产作业、热损失达30%-40%，原油采收率低，成本高等诸多弊端。基于上述原因，新型采油装置--气汽发生器通过投入油田生产表明，设备体积小、重量轻、投资低、热效率高、可以降低原油开采成本，能到井口逐井生产作业，使热采稠油的方式提高到一个新水平。 对于气汽发生器配套的控制系统，从早期简单的继电器控制到PLC控制，经历了一个从简单到复杂的发展阶段，其中都存在一些不足。比如，系统体积过大，操作复杂等等。本作品受气汽发生器研制方委托，利用计算机控制的新技术，为其研发新型的控制系统，以提高整套产品的价值。作品具有集成度高，操作方便等特点。经过查新，目前为止在气汽发生器装置上还没有类似的应用。采用工业触摸屏技术、PLC技术、视频监视系统与计算机控制系统相结合的气汽发生器装置计算机控制系统，不仅能够使操作人员对设备的控制更方便，而且使控制系统功能更加集成，能够使操作人员更好地掌握现场设备的运行状态，保障安全运转。同时，该控制系统与传统控制系统相比，大大增加了气汽发生器装置的科技含量，符合科技创新的发展方向，增强了产品的市场竞争力。 据辽宁省科学技术情报研究所对本作品进行科技查新，结论是：“气汽发生器装置计算机控制系统的研发及应用”，在国内文献检索中，未见相同报道。
