本發(fā)明屬于高壓柱塞泵設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在油田的生產(chǎn)過程中大多在用的柱塞泵均為手動(dòng)控制，安全保護(hù)較少，在泵的運(yùn)行過程中存在安全隱患，造成設(shè)備油箱進(jìn)水機(jī)油乳化，曲軸燒毀。進(jìn)口流量低，造成活塞干麿，損壞活塞等安全事故。因此利用各檢測點(diǎn)對溫度、壓力、流量、水量及振動(dòng)進(jìn)行報(bào)警并聯(lián)鎖停車。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有高壓柱塞泵手動(dòng)控制，效率低、不能及時(shí)了解設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)指數(shù)的情況。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法，所述控制方法包括進(jìn)口壓力控制方法、泵頭振動(dòng)控制方法、填料漏水控制方法、曲軸箱油溫控制方法、出口壓力控制方法，所述進(jìn)口壓力控制方法是根據(jù)進(jìn)口流量及壓力的閾值對電機(jī)進(jìn)行控制，所述泵頭振動(dòng)控制方法，當(dāng)泵頭振動(dòng)超過設(shè)定閾值，控制電機(jī)停止運(yùn)行，所述填料漏水控制方法，當(dāng)填料漏水時(shí)，控制電機(jī)停止運(yùn)行，所述曲軸箱油溫控制方法是根據(jù)測得的油溫，對電機(jī)進(jìn)行控制，所述出口壓力控制方法是對出口處的壓力進(jìn)行聯(lián)鎖控制。

進(jìn)一步的，所述進(jìn)口壓力控制方法，具體方法如下：

S101、當(dāng)進(jìn)口壓力或者流量低于設(shè)定閾值；

S102、聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。

進(jìn)一步的，所述泵頭振動(dòng)控制方法，當(dāng)泵頭振動(dòng)的振幅超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。

進(jìn)一步的，所述填料漏水控制方法，當(dāng)檢測到填料中水量超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。

進(jìn)一步的，所述曲軸箱油溫控制方法，當(dāng)溫度變送器檢測到曲軸箱溫度超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。

進(jìn)一步的，所述出口壓力控制方法采用PID算法調(diào)節(jié)，具體方法如下：

S201、當(dāng)柱塞泵的出口壓力高于設(shè)定閾值時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出減小，控制變頻器輸出頻率減少，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，柱塞泵的往復(fù)頻率降低，則泵的出口壓力減小，出口壓力逐步回到設(shè)定閾值；

S202、當(dāng)柱塞泵的出口壓力低于設(shè)定閾值時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出增大，控制變頻器輸出頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，柱塞泵的往復(fù)頻率提高，則泵的出口壓力增大，出口壓力逐步回到設(shè)定閾值；

S203、當(dāng)出口壓力高于設(shè)定高高閾值時(shí)，切斷電機(jī)控制回路，停止變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。

基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)，包括聯(lián)鎖保護(hù)控制器和聯(lián)鎖保護(hù)控制器分別連接的變頻器、出口壓力變送器、進(jìn)口壓力變送器、進(jìn)口流量變送器，所述變頻器連接柱塞泵電機(jī)，所述出口壓力變送器安裝在出口管線上，所述出口壓力變送器連接壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力調(diào)節(jié)器連接變頻器，所述進(jìn)口壓力變送器和進(jìn)口流量變送器安裝在進(jìn)口管線上，所述聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)還包括振動(dòng)變送器，所述振動(dòng)變送器安裝在柱塞泵泵頭位置，所述振動(dòng)變送器連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器。

進(jìn)一步的，所述聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)還包括水量變送器，所述水量變送器安裝在連軸器箱體內(nèi)，所述水量變送器連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器。

進(jìn)一步的，所述聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)還包括溫度變送器，所述溫度變送器安裝在曲軸位置，所述溫度變送器連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器。

進(jìn)一步的，所述聯(lián)鎖保護(hù)控制器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接工作站服務(wù)器，所述工作站服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)向聯(lián)鎖保護(hù)控制器發(fā)送控制指令。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所述的基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

(1)本發(fā)明所述的基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)安全等級高，能確?？刂葡到y(tǒng)安全可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行，程序邏輯設(shè)計(jì)嚴(yán)密，安全聯(lián)鎖保護(hù)功能完善，涵蓋注水生產(chǎn)的整個(gè)過程。

(2)本發(fā)明所述的基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)可通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程進(jìn)行監(jiān)控操作，可以遠(yuǎn)程設(shè)定各參數(shù)數(shù)據(jù)。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述的基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-溫度變送器；2-水量變送器；3-振動(dòng)變送器；4-進(jìn)口壓力變送器；5-出口壓力變送器；6-進(jìn)口流量變送器；7-壓力調(diào)節(jié)器；8-聯(lián)鎖保護(hù)控制器。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制方法，所述控制方法包括進(jìn)口壓力控制方法、泵頭振動(dòng)控制方法、填料漏水控制方法、曲軸箱油溫控制方法、出口壓力控制方法，所述進(jìn)口壓力控制方法是根據(jù)進(jìn)口流量及壓力的閾值對電機(jī)進(jìn)行控制，所述泵頭振動(dòng)控制方法，當(dāng)泵頭振動(dòng)超過設(shè)定閾值，控制電機(jī)停止運(yùn)行，所述填料漏水控制方法，當(dāng)填料漏水時(shí)，控制電機(jī)停止運(yùn)行，所述曲軸箱油溫控制方法是根據(jù)測得的油溫，對電機(jī)進(jìn)行控制，所述出口壓力控制方法是對出口處的壓力進(jìn)行聯(lián)鎖控制。

所述進(jìn)口壓力控制方法，具體方法如下：

S101、當(dāng)進(jìn)口壓力或者流量低于設(shè)定閾值；

S102、聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。

當(dāng)柱塞泵進(jìn)口壓力低或進(jìn)口流量低時(shí)，說明系統(tǒng)供液不足，這樣進(jìn)入泵體的液量不足，引起活塞與缸體的干麿，造成缸體和活塞拉傷，損壞了泵。因此只要進(jìn)口壓力或流量低于設(shè)定的閾值，就自動(dòng)切斷電機(jī)控制回路，使電機(jī)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車

所述泵頭振動(dòng)控制方法，當(dāng)泵頭振動(dòng)的振幅超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。當(dāng)長期運(yùn)行時(shí)，泵頭內(nèi)的磨損加大后，振動(dòng)幅值加大，需要停車進(jìn)行泵頭維護(hù)，當(dāng)超過設(shè)定閾值后切斷電機(jī)控制回路，使電機(jī)停止運(yùn)行。

所述填料漏水控制方法，當(dāng)檢測到填料中水量超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。當(dāng)填料漏水后，水可能經(jīng)過曲軸箱油封進(jìn)入曲軸箱，引起機(jī)油乳化，降低曲軸的潤滑效果，引起曲軸損壞。因此當(dāng)水量檢測值高于閾值時(shí)，自動(dòng)切斷電機(jī)控制回路，使電機(jī)停止運(yùn)行。

所述曲軸箱油溫控制方法，當(dāng)溫度變送器檢測到曲軸箱溫度超過設(shè)定閾值，聯(lián)鎖保護(hù)控制器切斷電機(jī)控制回路，自行停車。曲軸箱油溫檢測用于檢測曲軸的潤滑情況，當(dāng)在正常情況下潤滑良好，溫度不會(huì)超限。當(dāng)油位降低后曲軸潤滑降低，大量熱量產(chǎn)生，由油溫升高?；虍?dāng)曲軸箱進(jìn)水后由于曲軸的來回運(yùn)動(dòng)將水與油進(jìn)行高速的攪拌后，機(jī)油乳化，曲軸潤滑降低，產(chǎn)生熱量導(dǎo)致油溫升高。這兩種情況將導(dǎo)致曲軸報(bào)廢。因此設(shè)定曲軸箱油溫閾值，當(dāng)達(dá)到閾值后，變頻器停機(jī)，不再輸出頻率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。

所述出口壓力控制方法采用PID算法調(diào)節(jié)，具體方法如下：

S201、當(dāng)柱塞泵的出口壓力高于設(shè)定閾值時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出減小，控制變頻器輸出頻率減少，電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，柱塞泵的往復(fù)頻率降低，則泵的出口壓力減小，出口壓力逐步回到設(shè)定閾值；

S202、當(dāng)柱塞泵的出口壓力低于設(shè)定閾值時(shí)，PID調(diào)節(jié)器輸出增大，控制變頻器輸出頻率增加，電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，柱塞泵的往復(fù)頻率提高，則泵的出口壓力增大，出口壓力逐步回到設(shè)定閾值；

S203、當(dāng)出口壓力高于設(shè)定高高閾值時(shí)，切斷電機(jī)控制回路，停止變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。當(dāng)柱塞泵出口閥門關(guān)閉或出口管線阻塞后，柱塞泵出口壓力快速升高，引起輸入功率增大，而PID調(diào)節(jié)器無法控制出口壓力，引起電機(jī)過載而燒毀電機(jī)，因此當(dāng)出口壓力高于設(shè)定高高閾值時(shí)，切斷電機(jī)控制回路，停止變頻器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車。

如圖1所示，基于PID調(diào)節(jié)的高壓柱塞泵聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)，包括聯(lián)鎖保護(hù)控制器8和聯(lián)鎖保護(hù)控制器8分別連接的變頻器、出口壓力變送器5、進(jìn)口壓力變送器4、進(jìn)口流量變送器6，所述變頻器連接柱塞泵電機(jī)，所述出口壓力變送器5安裝在出口管線上，所述出口壓力變送器5連接壓力調(diào)節(jié)器7，所述壓力調(diào)節(jié)器7連接變頻器，所述進(jìn)口壓力變送器4和進(jìn)口流量變送器6安裝在進(jìn)口管線上，所述聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)還包括振動(dòng)變送器3，所述振動(dòng)變送器3安裝在柱塞泵泵頭位置，所述振動(dòng)變送器3連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器8。

聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)還包括水量變送器2，所述水量變送器2安裝在連軸器箱體內(nèi)，所述水量變送器2連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器8。

所述聯(lián)鎖保護(hù)控制系統(tǒng)還包括溫度變送器1，所述溫度變送器1安裝在曲軸位置，所述溫度變送器1連接聯(lián)鎖保護(hù)控制器8。

聯(lián)鎖保護(hù)控制器8通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接工作站服務(wù)器，所述工作站服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)向聯(lián)鎖保護(hù)控制器8發(fā)送控制指令。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。