[發(fā)明專利]用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210418708.X
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102902230A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李德春;李英;孫凱;曹利華
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05;E21B21/06;E21B21/14
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，屬消泡裝置中的自動控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在泡沫鉆井過程中，在地面生成的泡沫通過鉆桿注入井中，然后經(jīng)環(huán)空排出，這個過程需要大量的泡沫。這些泡沫無法進(jìn)行有效的收集、輸運(yùn)和流轉(zhuǎn)，所以需要對它們進(jìn)行消除。目前，泡沫消除的方法有物理法和化學(xué)法。相對于化學(xué)法急劇降低泡沫基液的起泡能力來說，物理法以其良好的可循環(huán)利用性成為消泡的優(yōu)先選擇。現(xiàn)有的物理消泡工藝一般采用機(jī)械沖擊和加熱等方法，例如專利號為CN200810158147.8、發(fā)明名稱為“利用熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡方法和裝置”的專利即為此列，但是目前的裝置自動化程度較低，工作人員的勞動強(qiáng)度大，不利于消泡現(xiàn)場的人工控制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有背景技術(shù)所存在的缺陷和不足，以實現(xiàn)消泡裝置的自動控制，本發(fā)明提供一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，通過在觸摸屏上設(shè)置溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的上下限值，來控制各個開關(guān)的啟停，從而達(dá)到快速自動消泡的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于消泡裝置中的自動控制系統(tǒng)，包括PLC可編程控制器、模擬量擴(kuò)展模塊、傳感器、熱繼電開關(guān)組和觸摸屏，其特征在于PLC可編程控制器的輸入端連接模擬量擴(kuò)展模塊的輸出，其輸出端連接熱繼電開關(guān)組中的四個熱繼電開關(guān)，觸摸屏用RS232接口線與PLC可編程控制器相連接，模擬量擴(kuò)展模塊的三個輸入端分別連接溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器；四個熱繼電開關(guān)分別連接真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件；

所述的觸摸屏通過EB8000軟件在其上設(shè)置有開機(jī)界面、菜單界面、系統(tǒng)簡介界面、操作規(guī)程界面、運(yùn)行操作界面和設(shè)置界面；菜單界面上設(shè)置有系統(tǒng)菜單選項，點擊不同選項可進(jìn)入相關(guān)界面；系統(tǒng)簡介界面簡單介紹了該系統(tǒng)；操作規(guī)程界面介紹了系統(tǒng)的操作注意事項；運(yùn)行操作界面顯示了系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，該界面上設(shè)置有消泡裝置圖示、真空泵開關(guān)按鈕、水泵開關(guān)按鈕、熱輻射部件開關(guān)按鈕、伴熱帶開關(guān)按鈕、手動自動切換按鈕、故障復(fù)位按鈕、設(shè)置按鈕和實時狀態(tài)顯示；設(shè)置界面上設(shè)置有參數(shù)輸入框。

本發(fā)明中所使用的PLC可編程控制器型號為Siemens公司的S7-200CN，其CPU模塊型號是224CN；模擬量擴(kuò)展模塊型號為Siemens公司的EM231；熱繼電開關(guān)型號為正泰JRS1-09-25；觸摸屏型號為威綸MT6070iH。

本發(fā)明自動控制系統(tǒng)是通過模擬量擴(kuò)展模塊采集溫度傳感器、液位傳感器和壓力傳感器的模擬量值，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后將其輸出的數(shù)字量送入到PLC可編程控制器，通過PLC可編程控制器對鉆井液泡沫的消泡裝置上的真空泵、水泵、伴熱帶和熱輻射部件輸出控制信號以控制其啟停，同時觸摸屏將對應(yīng)設(shè)備的實時狀態(tài)顯示在觸摸屏上以便于用戶監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

本發(fā)明中作為控制對象的消泡裝置是采用負(fù)壓和熱輻射消除鉆井液泡沫的消泡裝置,該消泡裝置包括一個圓柱形罐體，罐體的頂部帶有泡沫入口、氣體出口并裝有帶壓力傳感器的壓力計，泡沫入口連接控制閥門；氣體出口連接真空泵；罐體內(nèi)部上方設(shè)置帶孔隔板,帶孔隔板下方設(shè)置熱輻射部件，罐體內(nèi)部中間位置位于熱輻射部件下方設(shè)置傘狀板,熱輻射部件和傘狀板中間設(shè)置溫度傳感器；罐體側(cè)面中、下部設(shè)有液位傳感器，罐體外圍覆蓋一層伴熱帶；罐體底部帶有排液排渣口，排液排渣口連接水泵；壓力計上的壓力傳感器、溫度傳感器及液位傳感器分別和自動控制系統(tǒng)相連接；自動控制系統(tǒng)分別和真空泵、熱輻射部件、伴熱帶及水泵的電源控制開關(guān)相連接。

上述的罐體內(nèi)的負(fù)壓由連接在罐體上方氣體出口的真空泵抽氣產(chǎn)生；罐體內(nèi)的壓強(qiáng)由罐體頂端的壓力計顯示。罐體內(nèi)的溫度上升通過熱輻射部件及伴熱帶來提供能量。

本發(fā)明自動控制系統(tǒng)對上述消泡裝置進(jìn)行控制以實現(xiàn)快速消泡，其消泡原理如下：

泡沫從泡沫入口流入兼具負(fù)壓和熱輻射的罐體內(nèi)時，由于壓力驟減，氣泡體積膨脹，氣體聚并和排液發(fā)生，泡沫密度減小，液膜中的自由水析出使液膜變薄,在熱輻射場的作用下，泡沫液膜中剩余的自由水和捕獲水迅速蒸發(fā)，導(dǎo)致液膜破裂，泡沫消除。在罐體內(nèi)同時裝熱輻射和負(fù)壓產(chǎn)生裝置，利用熱輻射和負(fù)壓兩種作用同時進(jìn)行，極大提高消泡效率。

一種上述自動控制系統(tǒng)中PLC可編程控制器的工作方法，步驟如下：

1）打開本自動控制系統(tǒng)的總開關(guān)，待觸摸屏開機(jī)后點擊屏幕中央的圖標(biāo)進(jìn)入菜單界面，分別點擊系統(tǒng)簡介選項和操作規(guī)程選項可查看相應(yīng)的系統(tǒng)簡介以及操作注意事項；