[發明專利]一種石油加藥自動定量控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 201711218368.5
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107807679A
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 于惠鈞;閔婕;田淑慧;李林;榮俊梅
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: G05D11/13
• 分類號: G05D11/13
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 趙紅霞

技術領域

本發明屬于工業自動定量控制技術領域，尤其涉及一種石油加藥自動定量控制系統及控制方法。

背景技術

目前國內外的石油加藥自動定量系統存在無法實時跟蹤加藥管道流量、勞動成本高、勞動強度大、無法進行多點監控和協調控制，造成人力物力的極度浪費等。目前定量技術存在控制系統中液罐數量及設備比較多，監測和控制點多，控制系統龐大，控制邏輯復雜。目前國內油田的加藥過程大部分是給計量泵設定一個固定值或是通過人工完成，但是在實際的加藥工作中，因為在某些時間段內輸送流量不穩定、加藥量受季節溫度、壓力等因素的影響，加之控制系統中液罐數量及設備比較多，監測和控制點多，控制系統龐大且邏輯復雜。導致無法實時跟蹤加藥管道流量、勞動成本高、強度大、無法進行多點監控和協調控制。而在實際的加藥過程中，為了保證生產正常并長期有效進行，加藥系統的可靠性、精確性、經濟性等特點被強烈關注，于是便引入了智能石油加藥的自動定量控制系統。該系統可以降低操作人員的勞動強度、勞動成本、操作環境污染程度等，達到節約能源和提高經濟效益的作用。國內油田的加藥工作多由人工完成，加藥量(濃度)無法精確控制，盡管多數采用了計量泵加藥，但計量泵流量由人工設定，無法動態跟蹤加藥管道流量；成本高，勞動強度大，加藥工人需24小時值班；無法進行多點監控及協調控制。

綜上所述，現有技術存在的問題是：目前定量技術存在控制系統中液罐數量及設備比較多，監測和控制點多，控制系統龐大且邏輯復雜。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種石油加藥自動定量控制系統及控制方法。

本發明是這樣實現的，一種石油加藥自動定量控制方法，石油加藥自動定量控制方法，所述石油加藥自動定量控制方法采用西門子PLC S7-300，實現雙罐體一用一備的交替工作狀態運行，根據設定藥劑的配比濃度，完成自動精確配藥、自動攪拌、自動倒罐以及定量輸出。其中精確配藥過程根據管路流量計的實時流量進行累計換算滿足溶質和稀釋劑的定量控制；輸出管道使用閉環模糊自適應PID算法控制實現定量輸出；最終實現石油加藥系統根據所需濃度藥液的自動定量配制與輸出。

自動配料實現藥劑的自動配料，即往原液中加稀釋劑配成一定濃度的藥劑。由于加藥的連續化，藥液箱配置兩個，系統測量藥液箱液位，處于低液位的藥劑罐系統會發出配制允許信號，處于高液位并完成終止攪拌動作之后系統會配置完成信號，發出根據液位自動切換電磁閥，實現交替配液和加藥。為了準確控制藥液的濃度，在藥劑和稀釋劑管路上分別加裝流量計，實時監控藥劑和稀釋劑的加入量，系統根據設定濃度換算藥劑和稀釋劑的加入量，當量值到時，關閉相應管路電磁閥和齒輪泵。

進一步，藥劑配制方法包括：藥劑的自動配料，向原液中加稀釋劑配成一定濃度的藥劑。由于加藥的連續化，藥液箱配置兩個罐體，系統測量罐中藥劑液位，在自動狀態下，系統根據液位自動啟動配料。當藥劑罐的液位處于高液位，同時攪拌器完成攪拌工作，發出加注允許信號；當藥劑罐的液位處于低液位，發出配置允許信號，加注管道的計量泵處于就緒狀態、溶質和稀釋劑管道的電磁閥打開，開始定量配制，當輸入管道加料完成后，攪拌器定時運行(也可手動)；同時在另一罐體發出加注允許信號后打開的相應管道的加注計量泵。通過控制各管路電磁閥和計量泵狀態來實現罐體切換。

進一步，累計換算方法具體包括：通過利用PLC的定時中斷來實現，在CPU的屬性內設置循環中斷組織塊OB35的循環中斷時間為N ms；利用OB35產生的N ms循環中斷進行藥劑的累計，中斷到來并且配置允許時時，進行一次OB35的累計算法；當累計值達到需要的設定值時，表明加入完成，電磁閥動作，停止加入；

流量計測得的實際值換算成實時流量工程值Q單位為L/h，換算到L/s，由于每100ms一次中斷累計一次，計算累積的體積時需要用上一次的累計值加上換算后的流量值乘以100ms；于是累計體積V_n+1＝V_n+(Q/3600)*N。

進一步，所述閉環模糊自適應PID算法具體包括：找出PID的三個參數與誤差e和誤差變化率d/dt之間的模糊關系，在運行中不斷檢測E和Ec，根據確定的模糊控制規則來對三個參數進行在線調整，滿足不同E和Ec時對三個參數的不同要求；利用PLC自帶PID參數整定工具根據不同管道壓力整定的PID參數來建立模糊控制規則庫。