原油在线检测计量控制系统设计

发布时间：2017-04-07 20:13

  本文关键词：原油在线检测计量控制系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着原油的不断开采,原油的含油率越来越低,水分含量越来越高。为了实现高效采油,急需开发一套测量精度高、测量范围广、价格低的原油含水率测量系统,期望该测量系统能够应用于各个井口,以保证每口油井高效运行。目前,尽管应用于油品含水率测量的方法有多种,但大多存在测量范围小、造价高等缺点,不适合我国油田高含水率的特点,且经济上不适合安装在每口油井的井口用于测量含水率。本文通过对各种方法的全面比较与分析,采用特殊设计的直接安装于管道中的同轴圆柱电容传感器作为原油含水率测量的传感器,并对其结构参数进行了详细设计。采用同轴圆柱电容传感器构建了原油含水检测系统,另外针对电容传感器电容测量过程中干扰因素较多和测量精度不高的缺点,选用CAV444集成芯片采集数据。同时考虑到我国油田各油井之间、油井与中心控制室之间的距离较远,且工作环境恶劣等因素,采用GSM模块和时钟系统来实现数据的定时远程传输。并详细介绍了硬件电路原理和软件流程的设计。硬件设计包括：电容传感器的设计、激励源电路、电容-电压转换电路、液晶显示电路、键盘按键电路、电源电路等。软件设计主要包括：主程序设计、数据采集程序、显示和GSM程序、无线模块程序等。测量平台搭建好之后,进行了各个模块的实验和整体实验,初步验证了本系统的可行性,试验结果检验了所设计的原油含水率在线测量系统的可行性和重现性,同时利用测量结果能够更准确的估计原油产量、掌握油井状态和预测油田开发寿命,有效的减少资源消耗、降低开采成本,向原油开采的自动化管理迈进一步。而且本系统总体设计成本较低,适于在原油开采行业普遍推广应用。
【关键词】：同轴圆柱电容传感器 含水率 CAV444电容电压转换 在线检测
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE863.1;TP274
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 油田原油含水率现状10-11
• 1.1.2 原油含水率检测技术发展11-13
• 1.2 国内外在本领域中的研究现状13-14
• 1.3 课题研究的意义14-15
• 1.4 课题研究的主要内容15-16
• 2 系统总体设计16-27
• 2.1 功能需求分析16
• 2.2 总体设计方案16-17
• 2.3 设计方案实施17-26
• 2.3.1 温度变送器装置17-18
• 2.3.2 压力变送器装置18-20
• 2.3.3 液位变送器20-21
• 2.3.4 气体计量装置21-22
• 2.3.5 液体计量装置22-23
• 2.3.6 加药计量泵装置23-24
• 2.3.7 直流电动机24-25
• 2.3.8 电磁阀与继电器25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 原油含水率检测方案及介质传感器设计27-36
• 3.1 人工测量法27
• 3.2 在线测量法27-28
• 3.3 构建电容信号检测模型28-31
• 3.4 介质传感器设计31-35
• 3.4.1 传感器技术参数的确定31-32
• 3.4.2 确定电极半径32-33
• 3.4.3 电极绝缘设计33-35
• 3.4.4 介质传感器整体结构35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 控制电路设计36-49
• 4.1 系统硬件方案设计36-42
• 4.1.1 从模块无线发射模块36-37
• 4.1.2 从模块整体电路设计37-42
• 4.2 从模块整体硬件电路42-44
• 4.3 主模块硬件电路设计44-48
• 4.3.1 LCD显示电路44-45
• 4.3.2 主模块辅助电路模块45-46
• 4.3.3 GSM短信通讯模块46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 5 系统软件设计49-58
• 5.1 程序设计思路49
• 5.2 控制程序方案设计49-50
• 5.3 整体程序框架50-51
• 5.4 各个模块程序编写51-57
• 5.4.1 主程序51-52
• 5.4.2 数据采集程序52-54
• 5.4.3 显示模块程序54-55
• 5.4.4 GSM模块程序55-56
• 5.4.5 无线发射与接收模块程序56-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 实验调试58-65
• 6.1 从模块调试实验及结果分析58-61
• 6.1.1 介质传感器的测试58-59
• 6.1.2 数据曲线分析59-61
• 6.2 整体控制系统调试61-63
• 6.3 GSM远程通讯调试63-64
• 6.4 本章小结64-65
• 7 结论与展望65-66
• 7.1 结论65
• 7.2 展望65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-71
• 附录A 从模块原理图71-72
• 附录B 从模块PCB(Top Layer)72-73
• 附录C 主模块原理图73-74
• 附录D 主模块PCB(Top Layer)74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 王莉田,王玉田,史锦珊,侯培国;原油含水率测量仪的研究[J];传感技术学报;2000年01期

2 陈铿;史永刚;;油品含水率的测量技术[J];化学分析计量;2006年03期

3 陈铿;雷猛;;油品含水率的测量技术展望[J];上海计量测试;2007年03期

4 杨瑞斌;宋章帅;;原油含水率测量分析原理与系统应用[J];山西科技;2011年02期

5 徐平,侯海岭,屈传堂,许丹;原油含水率测量系统[J];仪表技术与传感器;2004年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 吴东月;用于高含水两相流的同轴电容含率测量初探[D];天津大学;2008年

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本文编号：291232