新型超声波防垢除垢器的研究与开发

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1、新型超声波防垢除垢器的研究与开发论文作者：于猛(控制理论与控制工程)指导教师：刘润华教授中文摘要目前在油田的生产运行中，注水管道不断结垢，造成注水压力上升，流量下降，能耗增加，井的生产能力降低。传统的防垢除垢方法效果不能令人满意，因此，对既环保又经济的新型超声波防垢除垢设备的开发势在必行。本文根据超声波防垢除垢机理，选择合适的谐振频率点和功率，设计了一种新型的超声波防垢除垢实验装置。其中，逆变主电路采用了加入辅助网络的ZVSPWM技术，降低了开关损耗，提高了系统的可靠性；控制部分放弃传统的模拟电路，采用功能强大的DSP作为全数字化控制单元的核心。在控制方法上实现了频率跟踪控制和恒功率控制相结

2、合，保证系统能持续、稳定的工作在谐振频率点上；并对换能器进行了阻抗匹配设计，提高了输出效率。由于对整个系统采用模块化设计，软件结构清晰、明确；硬件易操作，易检修，非常适合油田实际工作环境的要求。通过验证防垢效果扫描电镜实验和除垢效果化学分析实验，其实验结果和理论分析一致，进一步证明了所提出的控制策略和设计方案的正确性和可行性。关键词：超声波，防垢除垢，DSP，频率跟踪控制，恒功率控制ⅡResearchandDevelopmentonNovelUltrasonicEquipmentforAnti-scaleandScaleCleaningYUMeng(ControlTheoryandContr

3、olEngineering)DirectedbyProfessorLIURun-huaAbstractIftheoilfieldinjectingwatersystemiscloggedwithwaterscale，thepressureoftheInjectingwatersystemwillberaised；themteofflowwillbedecreased；theenergyconsumptionwillbeincreasedandtheproductivecapacityofthewellwillalsobebadlyaffected．Buttheconventionalscal

4、epreventionandscalecleaningmethodcannotbemetwiththerequirementsoftheoilfieldinjecting．Sostudyanddevelopanovelultrasonicantiscaleandscalecleaningequipmentisimperativefromthepointofenvironmentalprotectionandenergysaving；andthatisalsothemaintaskofthepaper．Onthebasisofanalrzingtheantiscaleandscaleclean

5、ingtheory，thebestresonanc宅frequencypointandpowerofthetransduceraredetermined．TheZVSPWMtechniqueisusedintheinvertercircuitinordertoreducetheswitchinglossandstrengththereliabilityoftheequipment．Thedigitalsignalprocessing(DSP)microcomputerisadoptedforthedigitalcontrolunit．Additionally,thepaperraisesan

6、ovelfrequencytrackingandconstantpowercon：仃olscheme．whichcanguaranteethattheequipmentc吼alwaysrunonthebestreF∞qlangefrequencypoint．Inordertopromotetheoutputandefficiency,theimpedancematchingforthetransducerisalsostudiedandsuccessfullycompleted．Themodularizationdesignmethodisusedfortheentiresystem．Sot

7、hesoRwareislegibleandthehardwareiseasytomanipulateandmaintain．TheultrasonicantiscaleandscalecleaningIllmanipulateandmaintain．Theultrusomcantiscaleandscalecleaningequipmentstudiedinthepaperissuitabletouseint