[发明专利]一种石油加药自动定量控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动定量控制技术领域，尤其涉及一种石油加药自动定量控制系统及控制方法。

背景技术

目前国内外的石油加药自动定量系统存在无法实时跟踪加药管道流量、劳动成本高、劳动强度大、无法进行多点监控和协调控制，造成人力物力的极度浪费等。目前定量技术存在控制系统中液罐数量及设备比较多，监测和控制点多，控制系统庞大，控制逻辑复杂。目前国内油田的加药过程大部分是给计量泵设定一个固定值或是通过人工完成，但是在实际的加药工作中，因为在某些时间段内输送流量不稳定、加药量受季节温度、压力等因素的影响，加之控制系统中液罐数量及设备比较多，监测和控制点多，控制系统庞大且逻辑复杂。导致无法实时跟踪加药管道流量、劳动成本高、强度大、无法进行多点监控和协调控制。而在实际的加药过程中，为了保证生产正常并长期有效进行，加药系统的可靠性、精确性、经济性等特点被强烈关注，于是便引入了智能石油加药的自动定量控制系统。该系统可以降低操作人员的劳动强度、劳动成本、操作环境污染程度等，达到节约能源和提高经济效益的作用。国内油田的加药工作多由人工完成，加药量(浓度)无法精确控制，尽管多数采用了计量泵加药，但计量泵流量由人工设定，无法动态跟踪加药管道流量；成本高，劳动强度大，加药工人需24小时值班；无法进行多点监控及协调控制。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前定量技术存在控制系统中液罐数量及设备比较多，监测和控制点多，控制系统庞大且逻辑复杂。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种石油加药自动定量控制系统及控制方法。

本发明是这样实现的，一种石油加药自动定量控制方法，石油加药自动定量控制方法，所述石油加药自动定量控制方法采用西门子PLC S7-300，实现双罐体一用一备的交替工作状态运行，根据设定药剂的配比浓度，完成自动精确配药、自动搅拌、自动倒罐以及定量输出。其中精确配药过程根据管路流量计的实时流量进行累计换算满足溶质和稀释剂的定量控制；输出管道使用闭环模糊自适应PID算法控制实现定量输出；最终实现石油加药系统根据所需浓度药液的自动定量配制与输出。

自动配料实现药剂的自动配料，即往原液中加稀释剂配成一定浓度的药剂。由于加药的连续化，药液箱配置两个，系统测量药液箱液位，处于低液位的药剂罐系统会发出配制允许信号，处于高液位并完成终止搅拌动作之后系统会配置完成信号，发出根据液位自动切换电磁阀，实现交替配液和加药。为了准确控制药液的浓度，在药剂和稀释剂管路上分别加装流量计，实时监控药剂和稀释剂的加入量，系统根据设定浓度换算药剂和稀释剂的加入量，当量值到时，关闭相应管路电磁阀和齿轮泵。

进一步，药剂配制方法包括：药剂的自动配料，向原液中加稀释剂配成一定浓度的药剂。由于加药的连续化，药液箱配置两个罐体，系统测量罐中药剂液位，在自动状态下，系统根据液位自动启动配料。当药剂罐的液位处于高液位，同时搅拌器完成搅拌工作，发出加注允许信号；当药剂罐的液位处于低液位，发出配置允许信号，加注管道的计量泵处于就绪状态、溶质和稀释剂管道的电磁阀打开，开始定量配制，当输入管道加料完成后，搅拌器定时运行(也可手动)；同时在另一罐体发出加注允许信号后打开的相应管道的加注计量泵。通过控制各管路电磁阀和计量泵状态来实现罐体切换。

进一步，累计换算方法具体包括：通过利用PLC的定时中断来实现，在CPU的属性内设置循环中断组织块OB35的循环中断时间为N ms；利用OB35产生的N ms循环中断进行药剂的累计，中断到来并且配置允许时时，进行一次OB35的累计算法；当累计值达到需要的设定值时，表明加入完成，电磁阀动作，停止加入；

流量计测得的实际值换算成实时流量工程值Q单位为L/h，换算到L/s，由于每100ms一次中断累计一次，计算累积的体积时需要用上一次的累计值加上换算后的流量值乘以100ms；于是累计体积V_n+1＝V_n+(Q/3600)*N。

进一步，所述闭环模糊自适应PID算法具体包括：找出PID的三个参数与误差e和误差变化率d/dt之间的模糊关系，在运行中不断检测E和Ec，根据确定的模糊控制规则来对三个参数进行在线调整，满足不同E和Ec时对三个参数的不同要求；利用PLC自带PID参数整定工具根据不同管道压力整定的PID参数来建立模糊控制规则库。