[发明专利]油田热采锅炉的机电一体化控制装置

说明书

本发明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。

本发明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。

本发明的硬件配置如图1所示：由敏感元件组、执行元件组和控制箱组成的本发明，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。本发明的装置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，使本发明的装置与热采锅炉融合成一个机电一体化的有机整体。

本发明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。本发明执行元件有：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。本发明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。