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油田注水系统自控及独立供电系统的开发毕业论文目录摘要......................................... 错误！未定义书签。
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第1章绪论.. (1)1.1 课题背景 (1)1.2 选题的目的和意义 (1)1.3 研究主要成果 (2)1.3.1 科学化设计 (2)1.3.2 应用新理论、新技术 (2)1.4 发展趋势 (3)1.5 单片机控制技术的应用及优点 (3)1.6 太阳能供电 (5)1.7 本章小结 (6)第2章注水系统数学模型 (9)2.1 配水间及单井的模型 (9)2.2 注水系统的向量模型 (10)2.3 本章小结 (13)第3章注水系统运行控制理论 (15)3.1 控制问题的表述及数学模型 (15)3.1.1 控制问题的表述 (15)3.1.2 注水系统的分解 (15)3.1.3 子系统向量模型 (17)3.2 控制问题的解算 (19)3.2.1 注水系统控制问题的求解 (19)3.2.2 子系统的迭代步骤 (20)3.2.3 系统的迭代步骤 (21)3.3 注水系统控制技术 (22)3.3.1 阀门节流控制原理 (23)3.3.2 阀门节流控制的实现 (24)3.4 本章小结 (27)第4章注水系统流量的测量 (29)4.1 系统原理和流量测量器件的选择 (29)4.1.1 测量系统原理 (29)4.1.2 PIC16F876A单片机 (30)4.1.3 MAX232资料简介 (30)4.2 执行机构 (31)4.3 系统人机交换界面 (32)4.4 系统程序及软件抗干扰措施 (32)4.4.1 系统程序 (32)4.4.2 抗干扰措施 (34)4.5 本章小结 (34)第5章太阳能供电系统的分析 (35)5.1 太阳能供电的工作原理 (35)5.2 太阳能供电系统的组成部分及作用 (35)5.2.1 太阳能电池板 (35)5.2.2 太阳能控制器 (35)5.2.3 蓄电池 (35)5.2.4 逆变器 (37)5.3 智能太阳能供电系统配置方案 (37)5.3.1 太阳能电池组件 (37)5.3.2 太阳能专用智能控制器 (37)5.3.3 太阳能光伏系统专用逆变器 (37)5.3.4 免维护铅酸蓄电池组 (38)5.3.5 蓄电池柜及连接电缆 (38)5.4本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (43)附录1 开题报告 (45)附录2 文献综述 (49)附录3 中期报告 (54)附录4 英文翻译 (59)第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景在陆上油田开发中，注水系统是油田生产系统的主要组成部分。
采油自动化管控系统的设计与研究摘要:传统的油田电泵井管理方式复杂,管理人员的工作强度大,精度及实时度却无法得到应有保障。
为了解决这一问题,文章对采油自动化管控系统的设计与研究进行了分析讨论,实现了管理工作的计算机远程控制,使采油管理变得更加及时、准确。
关键词:采油自动化管理与控制系统油田油井间的距离从几公里到几十公里不等,传统的管理方式不仅效率低、劳动强度大,管理工作的实时性和有效性也无法得到有效保障。
在这种情况之下,自动化管控系统的应用就成为了大势所趋,它除了能够提高电泵的生产效率,还可有效减少停井时间,因而具有较高的经济效益。
1 自动化管控系统的设计与研究1.1 自动化管控系统的组成本次研究的系统通过B/S模式及多层分布式技术组成。
此类系统的维护和使用都非常方便,仅需在设置相应的服务器后,于客户端安装IE浏览器即可。
对于系统的开发人员来说,此类系统也非常适合团队合作开发,便于在后期进行软件升级。
该系统主要由保护仪、服务器、客户端三个部分组成。
1.2 潜电油泵部分该部分保护控制仪是整个系统设计的关键,其作用在于对采油电泵的运行情况进行监控,所以应在经济条件允许的情况下,尽可能使用那些技术成熟、稳定可靠的产品。
在此基础上,还可以增设信息传输模块,并在客户端设置相应的通信协议,使操作更为简单。
1.3 服务器部分自动化管控系统的服务器主要由采集站、WEB服务器、应用服务器、数据库服务器四部分组成,客户端可以通过IE浏览器与WEB 服务器实现远程互动,从而获得自己想要的全部内容。
(1)采集站。
采集站部分主要由若干台遥测通信及和一台连入局域网的计算机组成。
其中,遥测通信及属于通信设备,通过RS-232完成与计算机的通信任务。
使用者所需要的数据内容会通过服务器传达给采集站,采集站则与现场保护仪进行信息交换,最终通过服务器将数据传递给使用者。
为了保障网络出现故障后,采集站也能正常工作,应设置不少于2台的遥测通信机,或在一个油矿设置多个采集站,待网络恢复畅通后,再将所搜集到的信息传递给服务器,避免发生数据断点导致问题无法被及时发现和处理的情况。
智能油水井管理系统设计与实现分析随着油气开采工作的广泛开展，油井日益增多，如何对油井开展全面的管理，对于提高油气开采效率有着非常重要的作用。
传统的油井管理方式主要是人工值守，由于工作量大、管理难度大，这种方式在真正意义上无法做到全面、高效、准确的管理。
因此，智能油水井管理系统应运而生。
本文将探讨智能油水井管理系统的设计和实现分析。
智能油水井管理系统的设计需要考虑许多方面的需求，主要包括以下几个方面：1. 实现对油井的实时监测与预测功能油井的开采过程中会产生一定的油、水、气等物质，如果不能及时地监测和控制，不仅会浪费资源，还可能对环境造成污染。
因此，系统需要实现对油井开采过程中的油、水、气等数据的实时监测，并能够根据这些数据进行分析和预测，及时发现开采状况的异常和问题。
2. 管理油井相关数据智能油水井管理系统需要对开采过程中的各项数据进行实时采集和处理，包括油井产量、压力、温度、PH值等等。
同时，还需要对油井的历史数据进行整理和管理，以便后期的分析和研究。
油井的稳定运营对于油气开采的效率和安全性有着非常重要的作用。
因此，系统应该实现对油井状态的智能监管功能，及时发现和处理油井异常状态，确保油井稳定运行。
4. 提供科学的决策支持智能油水井管理系统应该能够根据实时、历史数据和预测分析提供科学的决策支持，帮助油田管理者制定科学的开采计划和决策。
1. 系统架构设计智能油水井管理系统应该是一个分布式的系统，包括油井端、数据共享中心和油田管理中心等多个组成部分。
每个部分之间互相通信，数据共享，保证信息的即时性和保密性。
2. 油井设备监测模块设计油井设备监测模块是智能油水井管理系统的核心模块，主要用于对油井产量、压力、温度、PH值等关键参数进行实时监测。
该模块还需要集成自动控制功能，可以根据监测到的数据自动进行调整和控制。
3. 数据采集与处理模块设计数据采集与处理模块需要负责对油井开采过程中产生的各项数据进行采集和处理，采用软件和硬件相结合的方式，充分利用边缘计算等新技术手段，提高数据的采集和处理效率。
智能油水井管理系统设计与实现分析随着石油产业的不断发展，油田的开发和生产管理也面临着越来越高的要求。
为了提高油田的生产效率和安全性，各种智能化管理系统应运而生。
智能油水井管理系统是其中的重要一环。
本文将就智能油水井管理系统的设计与实现进行分析。
一、设计目标智能油水井管理系统的设计目标主要包括以下几个方面：1. 提高油水井生产效率：通过实时监测油水井的工作状态和生产数据，并进行智能分析，及时调整生产参数，提高生产效率。
2. 减少人力资源成本：通过系统化的管理和自动化的监控，减少人为操作的需要，降低管理成本。
3. 提高安全性：通过实时监测油水井的工作状态，及时发现问题并进行预警，减少事故发生的可能性。
4. 优化生产计划：通过对生产数据的分析，优化生产计划，提高整体生产效率。
二、系统构成智能油水井管理系统主要包括以下几个部分：1. 数据采集模块：通过各种传感器对油水井的温度、压力、流量等数据进行采集，并将数据传输至系统后台数据库。
2. 数据处理模块：对采集到的数据进行处理，包括数据清洗、存储以及分析。
3. 控制模块：根据系统分析的结果，通过控制器对油水井的生产参数进行调整。
4. 监控模块：实时监控油水井的工作状态，并对异常情况进行预警。
5. 用户界面模块：为操作人员提供友好的用户界面，方便其进行系统的监控和管理。
五、系统应用智能油水井管理系统已经在实际生产中得到了广泛的应用。
通过该系统的实施数字化管理，提高了油水井的生产效率，减少了事故发生的可能性，降低了生产成本，取得了显著的经济效益。
智能油水井管理系统的设计与实现，对于提高油水井的生产效率和安全性具有重要的意义。
随着科技的不断进步，相信这一系统将会在未来得到更加广泛的应用，并为油田的发展贡献更大的力量。
油田注水泵站自动控制与管理系统的设计胡小英;苏炜;胡加兴【摘要】The structure of controlling and managing system for water-injection station in oil field are simply introduced. It is mainly stated that the configure of the hardware and the structure of the software in the system, the form of hardware and software in managing center and how they correspond with each other. Thus it provide new ways and methods for the managing and decision-making of the department and leader in charge of oil field. Which is applied in practical and proved that the system with expanding value runs stabily, credibily.%简单介绍了泵站自动控制与管理系统的组成，主要阐述了该系统硬件部分的配置与软件部分的组成、管理中心软硬件的构成、以及各个部门是如何进行通信的，从而为油田主管部门、主管领导的管理和决策提供了新方法和新思路。
经过在油田的实际应用，证明此系统的运行是稳定的、可靠的，并具有推广价值。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)023【总页数】3页(P16-18)【关键词】控制与管理系统;自动化;注水泵站;数据采集【作者】胡小英;苏炜;胡加兴【作者单位】西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032;西安工业大学光电工程学院,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TP311.13油田注水是我国各个油田保持和稳定原油产量最基本的技术手段[1]。
数字化油田油水井自动化系统的设计摘要院重点解析石油油水井自动化系统的构造及运行流程，探讨该系统在油井生产中的应用流程，解析油水井自动化系统运行管理中如何保护生产安全以及进行有效的能耗管理，旨在确保油气田生产决策准确及时，大幅提高生产效率。
Abstract: This paper mainly analyses the structure and operation process of petroleum oil and water wells automatic system, discussesthe application process ofthe system in oil production and how to protect the security and effective management of energy consumption inoperation and management of oil wells automatic system, aims to ensure the accurate and timely oil and gas production decision-making andgreatly improve the production efficiency.关键词院系统结构；安全保护；RTU；能耗Key words: system structure；security protection；RTU；energy consumption中图分类号院TE938 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）19-0025-021系统的结构和数据采集油水井自动化系统包括现场测控单元及站控软件系统。
自动化功能主要通过由多个RTU 或PLC 组成的现场测控单元具体实施。
其中一独立的子系统RTU 主要负责采集与控制本地I/O 点。
站控系统是自动化系统的核心，站控软件可对现场测控单元实施集中控制，以便于进一步调整系统参数，提高运维管理效能。
行有效控制，再使用强制润滑来提升轴承的使用年限；(5)高压端通过设置平衡室与低压端用平衡管进行有效连接，可以使高压端密封腔压力实现有效的降低；(6)机械密封所使用的管式为用集装波纹，通过选择PLAN 11自冲洗的润滑冷却方案来实现首级叶轮涡室取水[2]。
1.2 计算流体动力学流场分析结合双精度计算方法及有限体积法离散控制方程，并选择使用分离式的求解器对流动定常进行假定处理，然后选择PNG K -ε的湍流模型。
同时，需要分析弯曲壁面对流动所产生的具体影响，然后通过选择标准壁面函数对近壁区域发展非充分的湍流流动情况进行有效处理，使用SIMPLEC 算法对压力和速度的耦合进行相应的计算。
二阶中心差分格式可以对扩散项离散进行计算。
二阶迎风格式可用于流顶、湍动能、耗散率运输方程的计算。
控制方程通过使用二阶离散格式能够有效地降低数值计算截断误差对实际数额所产生的影响，让计算流体动力学的结果更加精确。
1.3 有限元强度分析为了加强注水泵应变分析的有效性，可以通过使用静态有限元分析方式进行强度分析，并以此为基础对泵体和泵盖进行建模处理。
通过使用ANSYS 软件对模型网格进行自动划分，并对泵体螺栓孔等部分进行有效的简化处理，但前提是不能对计算结果产生影响。
在进行网格划分过程中，单元类型作属于中节点的四面体，其中整个模型中所包含的单元四面体有50.5万个，节点有78.6万个。
通过使用ANSYS 软件对注水泵的泵体应力形变情况进行具体的校核分析，然后通过对工况加载压力载荷和管口载荷进行计算，对三种工况进行了考虑：正常工作时，泵体最大应力应当处于134.2 MPa ，泵体最大总变形应当保0 引言注水泵是帮助实现海上油田注水、采油的关键性设备。
海上油气田与现有油田开发方式在不断的调整，中心平台注水量的增加使大功率注水泵便成为其中的关键设备，需求量在极速增加。
目前海上油田开发项目的油气产量有91%为注水开发，该种开发形式让石油开采量稳定且持续。
油田注水泵站自动控制与管理系统的设计胡小英，苏炜，胡加兴（西安工业大学光电工程学院，陕西西安710032）摘要：简单介绍了泵站自动控制与管理系统的组成，主要阐述了该系统硬件部分的配置与软件部分的组成、管理中心软硬件的构成、以及各个部门是如何进行通信的，从而为油田主管部门、主管领导的管理和决策提供了新方法和新思路。
经过在油田的实际应用，证明此系统的运行是稳定的、可靠的，并具有推广价值。
关键词：控制与管理系统；自动化；注水泵站；数据采集中图分类号：T94文献标识码：A文章编号：1674－6236（2011）23-0016-03Design of automatically controlling and managing system forwater -injection station in oil fieldHU Xiao -ying ，SU Wei ，HU Jia -xing（College of Optoelectronic Engineering ，Xi ’an Institute of Technology ，Xi ’an 710032，China ）Abstract:The structure of controlling and managing system for water -injection station in oil field are simply introduced.It is mainly stated that the configure of the hardware and the structure of the software in the system ，the form of hardware and software in managing center and how they correspond with each other.Thus it provide new ways and methods for the managing and decision -making of the department and leader in charge of oil field.Which is applied in practical and proved that the system with expanding value runs stabily ，credibily.Key words:controlling and managing system ；automation ；water -injection station ；data gathering收稿日期：2011-10-14稿件编号：201110057基金项目：国家自然科学基金（50975228）；西安市创新计划项目（CXY1007－3）作者简介：胡小英（1978—），女，陕西大荔人，硕士，讲师。
研究方向：光电技术及注水工艺。
油田注水是我国各个油田保持和稳定原油产量最基本的技术手段[1]。
尤其油田进入高含水中后期开采后，没有注水就没有原油产量，更突显出了油田注水在油田的生产过程中的重要性，但其总电耗已超过原油生产总成本的60%（含机械采油）[2]；其中注水耗电占产油总耗电的40%[3]。
针对这一亟待解决的问题，走访调研了目前油田的发展现状，并结合对未来企业发展的要求，通过深入分析现有测试设备的技术现状、局限性以及充分结合油田自身特点和国内外油田工业自动化技术动态发展的基础上，提出了油田注水泵站自动控制和管理系统的设计方案。
该系统的设计遵循先进、可靠、实用、经济等原则，体现统一设计，分步实施的理念，融合了现代电子技术、精密机械、控制技术、测量技术及计算机技术的最新成果，提高企业的生产自动化水平和管理手段奠定了坚实的基础，实现了强化安全、过程监控、节约人力物力资源和提高效益的目标。
1系统简介本系统的设计框图如图1所示，通过外接安装压力传感器、流量传感器、温度传感器等传感器进行实时数据采集，可方便的实时监测注水泵站的工作状况及其过程参数，实现超限停机声光报警，实时获取注水泵的流量及压力等重要参数。
监控中心计算机通过远程控制系统获取的数据进行分析、处理、诊断，发出各种控制命令，从而，实现各注水泵状况的集中监控，大大减少了人员的工作量和投入，缩短了故障发现和排除周期，提高了劳动效率，强化了油田现代化管理水平。
注水泵站能否高效优化运行主要取决于其最为重要的两个过程参数泵站出口压力及流量，其中图2给出压力自动调节系统设计结构原理图，图3流量自动调节系统设计流程示意图，显而易见，经过压力，流量的这种自动调节系统就能确保泵站系统实时处于节能高效的优化运行状态，为油田的高产稳产奠定了坚实的基础。
整个系统分为两级管理系统。
在泵房内设置计算机系统，即现场计算机系统，它主要完成现场数据的采集、对泵站电子设计工程Electronic Design Engineering第19卷Vol.19第23期No.232011年12月Dec.2011图1系统设计框图Fig.1The frame of designing system－16－系统设备运行参数和工况进行实时监测、处理报警信息、下达控制命令（手动优先）、泵站系统的优化控制、数据的存储、打印等功能；在采油厂，管理部门设置泵站管理中心，此计算机系统通过网络收集采油厂所属所有泵站的数据信息。
主要完成各泵站系统设备参数和状态的实时显示、报警信号的显示、各泵站数据的存储、统计报表的生成、打印等功能。
此系统功能有利于及时为生产主管部门提供现场信息，对现场管理提供决策依据。
2系统结构设计系统在总体上共分为3大部分：即现场控制和管理系统，管理中心以及通信通道。
1）现场控制和管理系统这一部分设置在各采油厂所属的各注水泵泵房内，所以也称这为现场控制和管理系统。
此系统根据采油这块注水的需求，确定现场控制级的最优控制参数，并向上一级数据库传递现场数据。
现场控制与管理系统全面反映了现场的情况，并可以由工程师直接干预控制，是整个系统的关键部分。
在实现控制的同时，这部分系统还需要具有其它管理上的功能，如生成班级表、日报表、周报表、月报表、保存历史数据，打印各种数据报表等功能。
硬件部分配置主要由泵房值班室的一台高性能的工控机，工业控制计算机可以选择研华或西门子PⅢ系列产品，在外围的板卡模块上，可以选择研华4000和5000系列，威达的7000和8000系列产品。
一台21″三星显示器，外设配置一台彩色打印机、一个集线器、6块I/O板卡、一块网卡、一块声卡、一对音箱、一套仪表控制柜、一套高低压控制柜、一台变频柜、一台UPS、控制台。
且控制台嵌入显示器，控制台上放置相应的键盘、鼠标及打印机、电话、音箱（配置音箱的作用主要是使系统在出现状况时具有声音报警）。
工控主机、UPS、集线器、电源接插件，各种电缆置于控制台内部。
仪表控制柜和配电控制柜置于值班室内主要是防止在计算机失控的情况下能及时地手工操作泵站系统的启停。
软件部分：工业控制计算机系统软件平台选用Microsoft NT4.0，应用软件平台选用美国Intellution Fix7.0，数据库选用Oracel或Sybase。
Fix7.0是美国的Intellution公司的工业自动化组态软件，市场占有率很高。
Fix7.0全中文界面支持windows NT/95/98平台，具有强大的组网功能，支持Netbois，Tcp/IP协议，支持200多种国内外PLC、DCS、I/O板卡产品，采用DLL通信方式，采样速度快，可靠性高，同时具有强大的ODBC技术，支持Oracel、Sybase、Foxpro数据库。
Fix7.0自动组态软件还具有易学，易使用，易连接、易生长、易运行等特点。
在Fix7.0软件平台上二次开发出来的软件具有以下功能：数据采集与控制：软件可以通过硬件驱动程序同现场设备通信，完成数据采集和控制功能，并将数据送往生产过程实时数据库。
历史数据保存：系统可以将实时数据库中采集的数据保存起来，形成历史数据，供以后数据分析使用。
报警及报警管理：系统可以对生产过程进行连续的监视并对问题环节及时报警。
通过现场需求定义报警条件和信息，并可以自动记录和打印报警信息。
安全权限：对进入系统的操作者，设置权限高低等级，保证系统运行操作的安全性。
报表的自动生成和打印：为管理的需要即为管理者提供决策依据，软件系统根据要求自动生成各种报表如：日报表、周报表、月报表、季度报表及年报表，且有报表的打印功能。
2）管理中心在目前情况下，在油田的每个采油厂都有自己的计算机网络中心，都有自己的办公网络，而且在计算机网络中心设备的配置都比较高档、齐全，这就为实现油田注水泵站的控制与管理提供了有利的条件。
为节约投资，可以充分利用厂机关现有的一些办公设施，管理中心硬件部分可以作以下配置：服务器可以利用计算机中心的数据库服务器，在已有的交换机上再设置几个端口专门留给采油厂下属的泵站联网之用。
因为厂机关现都有自己的办公网络，所以在泵站运行的主管科室都已配置了一些计算机且与计算机中心的数据库相连。
因此可以把主管科室（如注水科或技术科）计算机中的一台专门作为泵站控制与管理系统的一个工作站。
计算机的外设有10/100M网卡，声卡，音箱，彩色打印机，工作台。
这些配置就基本上满足油田注水泵站控制管理系统管理中心对硬件的需求。
因为系统管理中心服务器数据库需管理采油厂下属所有注水泵站的数据，数据量比较大，数据库服务器的任务比较繁重，而且对数据的存贮能力要求较高，故对数据库要求较高。
基于以上原因，数据库服务器的配置如：Sun服务器双备份，40G硬盘，P4处理器。
管理中心计算机系统采用C/S结构体系，C/S结构是典图3流量自动调节系统流程示意图Fig.3Diagram of flow automatic regulating system图2压力自动调节系统结构图Fig.2Chart of pressure automatic regulating system胡小英，等油田注水泵站自动控制与管理系统的设计－17－《电子设计工程》2011年第23期型的两层体系结构，它由客户机和服务器组成，这种结构的优点稳定性好。
客户机系统平台为Win98/2000或应用平台软件为商业开发的应用软件，此软件完成的内容有：①数据调用：应用软件完成工作站和服务器之间的连接。
②画面生成示显示：软件自动生成友好的人机对话界面，生成完整的各个泵站动态流程画面。
③报警显示：在系统的初始显示画面，完成各个泵站的报警显示和数值显示，在各个泵站的系统画面显示报警准确位置。
