油田热采锅炉的机电一体化控制装置制造方法及图纸

一种油田热采锅炉的机电一体化装置是由安装在热采锅炉相应的位置上的敏感元件组、执行元件组和在锅炉附近的密封金属控制箱组成。在箱体内有用ＡＭＰＲＯ２８６单板微机、ＡＣ７通信转换板、模拟量和数字量的接口介面和一对温控回路组成的控制系统。微机实时采集并处理整个装置的各个参数，并与设定条件比较得到其差值，再对之进行实时优化处理得到各个执行元件的操作指令，使热采锅炉尽可能在最佳工况下运转，实现高效节能生产。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种石油采掘设备的配套装置，确切地说，涉及一种油田热采锅炉的机电一体化控制装置。属于用微型计算机及其他机电一体化系列元器件实现的油田热采锅炉的专用控制装备。油田稠油开采作业中使用的热采锅炉是一种生产大量处于高压而又低于饱和温度蒸汽的锅炉，由于工作条件相当复杂，高压湿蒸汽的工况极难掌握，这种热采锅炉都不能用人工操作控制。目前在油田使用的机电控制系统装备我国现在尚不能生产，而且，由于油田开采的特定工作条件，从国外进口的控制装备也只能调定工况工作，无法解决蒸汽在变工况工作时的干度控制。本专利技术的目的是要提供一种采用国内已能合作生产、配套的机电一体化系列的元器件，用微型计算机控制的专用于油田热采锅炉的控制装置。本专利技术的硬件配置如附图说明图1所示由敏感元件组、执行元件组和控制箱组成的本专利技术，除敏感元件组(图中用字母I注明)、执行元件组(用字母O注明)分别安装在热采锅炉1的相应位置上外，其余所有的控制设备全部安装在一个密封的金属控制箱体2内，图中3是锅炉的给水泵及其电机、变频器，5是燃料输送阀，6是锅炉的蒸汽出口阀，分装多个以分别控制输往各支路的蒸汽流量。在控制箱2的箱体内包括有一块AMPRO 286或类似型号的单板通用微机7、一块AC7通信转换板8、一块模拟量接口介面9(或称工业控制器)、一块数字量接口介面10(或称工业控制器)和一对温控回路11。用电缆12把单板微机7、通信转换板8和接口介面9、10连接成系统，各个敏感元件和执行元件则通过电缆与控制箱体内插在接口介面上的适配模块相连通。箱体具有防爆和密封的两种功能，可以放置在户外工作，以适应油田开采的恶劣工作条件。箱体内的所有构成件都可以适于在非阳光直射箱体的自然散热的条件下工作;当环境温度过低时，箱体内的一对温控回路11能自动加热，保证整个箱体内的元器件均处于不低于最低工作温度的条件下运行。控制箱里的接口介面，推荐使用美国OPT 022系列的PH16AH+B2或类似产品作模拟量控制介面，用PB16H+B1或类似产品作数字量控制介面。本专利技术的装置AMPRO 286(或类似型号)是一块单块微型计算机，但它具有与IBM PC286微机一样的功能和串行口，其输出经AC7板把RS232通信制式转换成RS422通信制式，与箱内的两个介面组成一个系统，再经介面上的适配模块与热采锅炉上的敏感和执行元件相沟通成为其输入输出单元，使本专利技术的装置与热采锅炉融合成一个机电一体化的有机整体。本专利技术的工作原理与普通微机的工业过程控制相同即由敏感单元把采集来的锅炉各种工艺参数通过电缆送至控制箱体内的接口介面(数字量或模拟量)上，再由接口介面上的适配模块把这些参数转换成计算机能识别接收的信号而输入进去，由计算机实时采集并处理整个装置的各个参数，根据采集的各项参数来计算出锅炉蒸汽的实际值H及干度S，由此，CPU微机得到两类参数，包括有蒸汽温度采集单元TS、蒸汽压力采集单元PS、给水泵流量采集单元QW、风气温度采集单元TA和控制箱箱体温度采集单元TB。B类为经过实时数据处理之后得到的蒸汽状态参数。A类和B类两个部分构成的控制湿蒸汽状态和工况的全部数据。微机把实际处理得到的全部参数与设定的条件相比较得到的差值，再经过实时处理就得到了控制各个执行机构或元件的动作参数。本专利技术执行元件有通过改变输出频率从而对给水泵电机无级调速的给水泵电机变频器控制单元CP、通过改变输出频率从而对鼓风机电机无级调速的风机电机变频器控制单元CA、燃料输送调节阀控制单元CF、锅炉蒸汽出口阀控制单元CV和箱体保温加热单元CB。其中锅炉出口阀CV可以分装有多个(CV1、CV2等)以便分别控制输往各支路的蒸汽流量。本专利技术输出的执行机构的动作参数指令有1.控制水泵流量的操作指令，它是通过CP控制水泵转速来实现的。2.控制风机鼓风量的操作指令，它是通过CA控制风机转速来实现的。3.通过CF控制燃料调节阀的开口大小来控制进入锅炉的燃料流量的指令。4.根据规定的蒸汽分配量控制输往各支路的蒸汽分配阀。调整CP可调整湿蒸汽的质量流量，但其体积流量和干度取决于湿蒸汽的状态，而湿蒸汽的状态参数是个变量，其状态参数是由多元变量组成的曲线簇。在蒸汽压力P和温度T不变的条件下，干度S是蒸汽参数焓的函数，而焓则又是与进入锅炉的水的流量、燃料的流量和鼓风量的函数，这种复杂的多元函数关系采用常规自动化仪表是无法解决的，因此至今为止所有热采锅炉实际上就是从理论上也没有解决在偏离了厂商调定的工况之后的干度控制，而即使在调定的工况下燃料的热值变化或者燃料的精度改变也还影响燃料进入锅炉后的实际燃烧值，然而这还仅仅是多元函数关系中的一个变量，这就是为什么所有热采锅炉的蒸汽干度都难以控制的根本原因。本专利技术利用两次实时数据处理，使各个执行元件的动作尽可能地设定最佳工况条件靠拢，比较好地解决了蒸汽干度控制这个难题。并且，在数据处理的数字模型中引入了最优化处理，使风机的供风量，水泵的给水和燃料的供给达到最佳匹配，从而能实现高效节能的生产目的，使热采锅炉处于较好的变工况状态下运转。本专利技术的单板微计算机上有0.5M的EPROM，其中存有数据处理和信息控制的软件，还有一个0.5M的固态存储器(固态盘)，用于存储、记录装置运行过程中的各个工艺参数。该单板微机有两个串行通信接口，其中一个与AC7通信转换板连接用于箱体内部通信，另一个可用来与计算机网络通信。需要指出的是本专利技术所有的硬件国内已能合作生产或配套，为本专利技术的实施提供了良好的条件。权利要求1.一种油田热采锅炉的机电一体化控制装置，由敏感元件组、执行元件组和控制箱组成，其特征在于除敏感元件组、执行元件组分别安装在相应位置上外，其余所有的控制设备全部安装在一个密封的金属控制箱体内，箱体内包括有一块AMPRO286或类似型号的单板通用微机、一块AC7通信转换板、一块模拟量接口介面9(或称工业控制器)、一块数字量接口介面(或称工业控制器)和一对温控回路，用电缆把单板微机、通信转换板和接口介面连接成系统，各个敏感元件和执行元件则通过电缆与控制箱体内插在接口介面上的适配模块相连通。2.如权利要求1所述的机电一体化控制装置，其特征在于敏感元件组包括有蒸汽温度采集单元TS、蒸汽压力采集单元PS、给水泵流量采集单元QW、风气温度采集单元TA和控制箱箱体温度采集单元TB。3.如权利要求1所述的机电一体化控制装置，其特征在于执行元件组包括有给水泵电机变频器控制单元CP、风机电机变频器控制单元CA、燃料输送调节阀控制单元CF、锅炉蒸汽出口阀控制单元CV和箱体保温加热单元CB。4.如权利要求1所述的机电一体化控制装置，其特征在于控制箱里的AMPRO 286或类似型号的单板微计算机上的有一个0.5M的EPROM和一个0.5M的固态存储区，有两个串行通信接口其中一个与AC7通信转换板连接用于箱体内部通信，另一个可用于接入计算机网络。全文摘要一种油田热采锅炉的机电一体化控制装置是由安装在热采锅炉相应位置上的敏感元件组、执行元件组和在锅炉附近的密封金属控制箱组成。在箱体内有用AMPRO286单板微机、AC7通信转换板、模拟量和数字量的接口介面和一对温控回路组成的控制系统。微机实时采集并处理整个装置的各个参数，并与设定条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油田热采锅炉的机电一体化控制装置，由敏感元件组、执行元件组和控制箱组成，其特征在于除敏感元件组、执行元件组分别安装在相应位置上外，其余所有的控制设备全部安装在一个密封的金属控制箱体内，箱体内包括有一块ＡＭＰＲＯ２８６或类似型号的单板通用微机、一块ＡＣ７通信转换板、一块模拟量接口介面９（或称工业控制器）、一块数字量接口介面（或称工业控制器）和一对温控回路，用电缆把单板微机、通信转换板和接口介面连接成系统，各个敏感元件和执行元件则通过电缆与控制箱体内插在接口介面上的适配模块相连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：莫湖，
申请(专利权)人：北京市西城区新开通用试验厂，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]