井控裝備計算機(jī)控制試壓系統(tǒng)設(shè)計

1、 井控裝備微機(jī)控制試壓系統(tǒng)設(shè)計 準(zhǔn)備大隊 石江華 隨著工業(yè)自動化快速發(fā)展與應(yīng)用的提高,以往的人工操作試壓系統(tǒng)已遠(yuǎn)不能滿足實際生產(chǎn)中試壓工藝的要求。在追求生產(chǎn)效率的同時,對試壓系統(tǒng)的自動化程度、試壓參數(shù)精確性、安全性等指標(biāo)提出了更高更新的要求，微機(jī)壓力測試系統(tǒng)正是適應(yīng)這種發(fā)展要求的產(chǎn)物。微機(jī)高壓測試系統(tǒng)，具有高精度、高可靠性、全自動、高智能化等特點，具有數(shù)據(jù)記錄，曲線報表打印，測試參數(shù)設(shè)置和多種可選功能。完全實現(xiàn)人機(jī)對話、人機(jī)分離?？蓾M足閥門、井口、防噴器、固井設(shè)備、高壓管線、管匯等各種工作環(huán)境下作高壓檢測和記錄監(jiān)控工作。一、總體方案為實現(xiàn)上述需求，采用微機(jī)高壓測試系統(tǒng)控制配套試壓泵來實現(xiàn)。本設(shè)

2、計方案中采用試壓泵作為壓力源，可編程控制器（PLC）控制各種閥實現(xiàn)升壓、泄壓、保壓操作，使用微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)報表、參數(shù)設(shè)置。 1、設(shè)備組成序號名稱型號單位數(shù)量備注1高壓泵CB250-15臺1根據(jù)井控設(shè)備需求匹配2泵端閥額定工作壓力400MPa套1根據(jù)井控設(shè)備需求匹配3容器閥額定工作壓力400MPa套1帶變頻4截止閥額定工作壓力400MPa套5根據(jù)井控設(shè)備需求匹配5手動截止閥額定工作壓力400MPa套5根據(jù)井控設(shè)備需求匹配7微機(jī)控制系統(tǒng)套18高壓軟管P>=170MPa,L=5m根5可配置到250Mpa,但材料特性不利于保壓9高壓硬管P=400MPa,D=5mm米根據(jù)現(xiàn)場施工需求10視

3、頻監(jiān)控四路監(jiān)控套111壓力變送器P=250MPa只1FS=0.2512壓力表P=400MPa只1與增壓匹配 2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：3、適用范圍、工況及要求3.1用于對壓力容器、管道、閥門進(jìn)行壓力測試。3.2系統(tǒng)最高測試壓力為試壓泵額定輸出壓力。3.3工作環(huán)境：045 、無可燃性氣體、通風(fēng)干燥、周邊無強(qiáng)電磁干擾信號。3.4壓力泵使用介質(zhì)為水、乳化液、防銹水及粘度與水相近的中性油品。4、工藝流程 4.1 被測對象（容器、管道、閥門）連接到位，人工先行對工件注滿水。4.2開啟檢測測試系統(tǒng)電源、接通壓縮空氣。設(shè)置測試參數(shù)（目標(biāo)壓力、保壓時間、分段段數(shù)），選擇使用的壓力出口。4.3 設(shè)置完成后從測試軟件上

4、啟動測試。4.4 高壓泵啟動升壓閥、卸荷閥關(guān)閉判斷是否達(dá)到目標(biāo)壓力達(dá)到目標(biāo)壓力后等待壓力平靜（容變時間）開始保壓計時保壓完成判斷是否是最后一段是最后一段，進(jìn)入卸荷（不是最后一段進(jìn)入下一段，重新升壓）卸荷完成存儲測試信息。4.5 測試完成，輸出測試曲線報告。二、微機(jī)高壓測試系統(tǒng) 微機(jī)高壓測試系統(tǒng)主控臺主要由工控機(jī)、電控操作臺、顯示儀表、PLC程序邏輯控制器、各種控制組件和控制軟件等構(gòu)成，全套測控和監(jiān)視工作均可直接在主控臺上完成。2.1系統(tǒng)工作原理WYC微機(jī)高壓測試系統(tǒng)，采用微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作控制和數(shù)據(jù)的存儲、輸出；PLC進(jìn)行邏輯運算控制，驅(qū)動高壓卸荷閥、升壓閥等附件作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2.2系統(tǒng)功能特點：

5、1）系統(tǒng)具備緊急關(guān)斷操作按鈕，緊急情況按下“緊急停止”按鈕迅速關(guān)斷系統(tǒng)總電源，同時對承受高壓的管路和腔體進(jìn)行卸壓。2）控制臺上遠(yuǎn)程手動控制高壓泵的啟動停止、泵端卸荷閥（升壓閥）、容器卸荷閥、截止閥開啟與關(guān)閉。3）控制系統(tǒng)可實現(xiàn)自動開機(jī)、自動檢測、分階段升壓、自動保壓、自動卸壓等功能，分述如下：分段試壓功能：可以實現(xiàn)在系統(tǒng)壓力：30%壓力、60%壓力、100%等壓力時自動停機(jī)保壓。分段壓力可達(dá)到6段。自動卸壓功能：程序通過對遠(yuǎn)控卸荷閥的自動控制，可自動卸除試壓泵端、容器端壓力，減輕了操作人員負(fù)擔(dān)，安全方便。在硬件上采用獨立的遠(yuǎn)控卸荷閥，進(jìn)行升壓、保壓控制，可使得系統(tǒng)在過沖方面的問題得到很好的解決

6、。4）數(shù)據(jù)記錄功能：在系統(tǒng)啟動以后可以實時記錄工作過程中壓力的變化數(shù)據(jù)。5）數(shù)據(jù)報表：將測試中的壓力變化數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)表的形式輸出。6）壓力數(shù)顯功能：系統(tǒng)不僅在微機(jī)上可實現(xiàn)壓力參數(shù)實時顯示，還可通過XST數(shù)顯壓力表在操作臺上進(jìn)行顯示，直觀方便準(zhǔn)確，精確高。顯示值可達(dá)小數(shù)點后一至兩位。徹底避免了操作人員靠手動控制造成的系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀數(shù)誤差。7)自動、手動切換操作功能：當(dāng)由于系統(tǒng)不需要自動操作功能時，可通過操作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇手動控制泵端閥、容器閥。8)具備多個試壓件，測試壓力相同的條件下同時試壓功能。試壓件壓力不相同不能同時試壓。 微機(jī)測試系統(tǒng)不同于一般的單片機(jī)控制系統(tǒng)，由于采用了可編程控制器PLC，使得

7、整個系統(tǒng)的抗干擾能力比單片機(jī)控制系統(tǒng)或其它方式控制系統(tǒng)的抗干擾能力大大增強(qiáng)。在安全保護(hù)方面做得細(xì)致周到，有二個安全保護(hù)環(huán)節(jié)：第一可以通過微機(jī)參數(shù)設(shè)置系統(tǒng)安全壓力；第二配置了泵用安全閥；當(dāng)系統(tǒng)由于意外因素導(dǎo)致壓力突變超壓，可直接切斷系統(tǒng)輸出控制，達(dá)到安全保護(hù)作用。另外系統(tǒng)還應(yīng)具有安全性能自動監(jiān)控功能、意外故障鈴聲報警功能；控制軟件全中文，參數(shù)設(shè)置界面化、人性化，簡潔易掌握等特點。2.3微機(jī)控制系統(tǒng)主要配置：（以江漢井下工具車間設(shè)備為例)名 稱規(guī) 格數(shù) 量備 注工業(yè)級工控機(jī)EVOC/雙核 CPU/2G/300G1液晶顯示器19”1激光打印機(jī)LBP2900（A4）1WYC控制軟件開發(fā)及編程WYC2.

8、01三菱PLC控制器及編程FX3U-32MR1I/O:32點通訊模塊及電纜SC-0111PLCPC模擬量輸入模塊ADFX2N-2AD312位高速通信模塊FX2N-485BD1穩(wěn)壓電源UPS-500VA1智能壓力顯示儀96X48 XST5成套裝配柜內(nèi)安裝及配線1標(biāo)件輔材導(dǎo)線及標(biāo)件1泵接線泵體連接件及連線15米主機(jī)與控制臺連接線控制電纜遠(yuǎn)控閥連接電纜15米用于控制臺與控制閥匯間信號電纜壓力等信號電纜15米用于控制臺與控制閥匯間操作臺參考尺寸：1400X870X13001變頻柜15KW1變頻器EH640A2.4監(jiān)控系統(tǒng)在高壓測試中往往是具有危險性的，為了保護(hù)工作人員的安全采用遠(yuǎn)端監(jiān)控設(shè)備是具有一定必

9、要性。本方案中采用了新型的智能球機(jī)來實現(xiàn)遠(yuǎn)端監(jiān)控。4.4.1 監(jiān)控配置序號名稱型號單位數(shù)量備注1球形攝像機(jī)DS-2AE5152-A 臺42攝像機(jī)支架DS-1614件434路硬盤錄像機(jī)DS-7804HF-SH臺14硬盤1T只15顯示器19”臺16視頻線75-5米2007控制線Rvv2米2008電源線RVV2米2009升降機(jī)構(gòu)套4控制攝像頭上下移動10照明燈LED 18W套4安裝在升降機(jī)構(gòu)頂部4.4.2 球形攝像機(jī)參數(shù)主要特性有效像素 PAL:752(H)×582(V);NTSC:768(H)×494(V) 水平解析度 540 TVL(彩色);600 TVL(黑白)

10、系統(tǒng)功能： 采用1/4"索尼高性能CCD, 圖像清晰 精密電機(jī)驅(qū)動, 反應(yīng)靈敏, 運轉(zhuǎn)平穩(wěn), 精度偏差少于0.1度, 在任何速度下圖像無抖動 支持RS-485控制下對HIKVISION、Pelco-P/D協(xié)議的自動識別 支持三維智能定位功能, 配合DVR和客戶端軟件可實現(xiàn)點擊跟蹤和放大 支持OSD菜單及操作提示功能, 用戶界面友好 支持?jǐn)?shù)據(jù)斷電不丟失 支持?jǐn)嚯姞顟B(tài)記憶功能, 上電后自動回到斷電前的云臺和鏡頭狀態(tài) 支持內(nèi)置溫度感應(yīng)器, 可顯示機(jī)內(nèi)溫度 支持防雷、防浪涌、防突波 室外球達(dá)到IP66防護(hù)等級 支持定時任務(wù)預(yù)置點/花樣掃描/巡航掃描/水平掃描/垂直掃描/隨機(jī)掃描/幀掃描/全景

11、掃描等功能云臺功能： 水平方向360°連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直方向-5°-90°，支持自動翻轉(zhuǎn)，無監(jiān)視盲區(qū) 水平預(yù)置點速度最高可達(dá)300°/s, 垂直預(yù)置點速度最高可達(dá)200°/s 水平鍵控速度為0.1° -250°/s, 垂直鍵控速度為0.1° -150°/s 支持255個預(yù)置位, 并具有預(yù)置點視頻凍結(jié)功能 支持8條巡航掃描, 每條可添加32個預(yù)置點 支持4條花樣掃描, 總記錄時間大于10分鐘 支持比例變倍功能, 旋轉(zhuǎn)速度可以根據(jù)鏡頭變倍倍數(shù)自動調(diào)整 支持守望功能, 預(yù)置點/花樣掃描/巡航掃描/水平掃描可在空閑狀

12、態(tài)停留指定時間后自動調(diào)用(包括上電后進(jìn)入的空閑狀態(tài))三、微機(jī)測試裝置應(yīng)達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)3.1 保壓精度當(dāng)測試管線為硬管，被試件為鋼制容器且容積5L，受壓無滲漏、無明顯變形,保壓起點時間扣除“無泄壓降期”后，達(dá)到下列精度要求。測試壓力范圍MPa壓力降MPa保壓時間<200710分鐘22500710分鐘表格中的保精度是指承壓管道與容器都為鋼制制條件下，設(shè)備保壓能力。當(dāng)容器為非鋼制容器時，特別是當(dāng)連接管線或測試件為高壓軟管時，由于軟管受壓時易變形等因素，會引起保壓初期壓降值較大，因此，可采用分段升壓的方式達(dá)到目標(biāo)值（分段時不泄壓），或者保壓時將“無泄壓降期”設(shè)置長一些，根據(jù)不同高壓軟管的長度或特

13、性，“無泄壓降期”可能達(dá)到10-20分鐘，方能滿足上述要求的保壓精度。根據(jù)經(jīng)驗，壓力超過160MPa以后不建議使用高壓膠管。因其材質(zhì)結(jié)構(gòu)不利于靜態(tài)保壓實驗，無泄漏條件下出現(xiàn)較大壓降。注：無泄壓降期-在保壓過程中,系統(tǒng)壓力受容器變形、溶氣效應(yīng)等導(dǎo)致系統(tǒng)壓力逐步下降并趨于穩(wěn)定的一段時間。溶氣效應(yīng)-在靜態(tài)穩(wěn)壓過程中，殘留于介質(zhì)中的氣體在高壓作用下溶解于介質(zhì)，在達(dá)到飽和溶解度前,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力下降。3.2 壓力測控精度（1）壓力測控精度是指設(shè)定壓力值與保壓開始值之間的允許誤差。為了克服控制精度偏差值對壓力測試帶來的影響，系統(tǒng)應(yīng)允許采用設(shè)置“提前量”方式對偏差進(jìn)行修正，使系統(tǒng)控制精度盡可能提高。（2）當(dāng)升壓時間10秒時，