钻井防喷器人工智能液控装置

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1、石油机械2011年第39卷第7期CHINAPETROLEUMMACHINERY新产品开发钻井防喷器人工智能液控装置祁宏军王畔于丽萍(1．中煤科工集团西安研究院2．东北石油大学3．胜利石油管理局钻井工艺研究院)摘要针对传统气控型防喷器液控装置的不足，开发了钻井防喷器人工智能液控装置。这种液控装置主要由远程控制台、HMI操作面板、PLC可编程控制板、触摸屏、推拉式电磁铁和转阀等组成。由于采用了先进的PLC和触摸屏，以及高可靠性的PROFIBUS总线通讯，装置可方便地实现多处遥控操作，能即时同步显示远程控制台转阀的位置，使司钻台和远程控制台的显示动作达到一致。在国外油田和国内华北油田的现场

2、应用结果表明，人工智能液控装置具有操作智能化、反应速度快、电动机启停准确可靠等特点，在陆地和海洋油田的应用前景广阔。关键词防喷器液控装置PLCPROFIBUS工业总线人工智能1．2工作原理0引言采用电源为遥控操作的动力源，能够即时同步显示远程控制台转阀位置。通过隔爆型压力传感器长期以来，国内钻井防喷器人工智能控制装置及液位传感器设置了蓄能器压力和气源压力低压报一直以气控液型为主。随着石油工业规模化的发警、油箱液位报警、UPS使用报警、电动机过载报展，要求井控设备更加智能化、更具可靠性。为警等，在油箱液位过低时电动泵无法自动启动，对此，采用先进的PLC、触摸屏以及高可靠性的电动机进行了

3、保护。通过采用压力传感器，在PROFIBUS工业总线进行通讯，集机、电、液、气HMI操作面板上即可对电动机的启动和停止点进于一体，研制了钻井防喷器人工智能液控装置¨J。行设置，使用极为方便。在HMI操作面板上可记录系统压力曲线，通过该曲线可以观察到蓄能器、1技术分析管汇和环形压力的动态变化情况，并依此对控制系统的工作状态进行判断J。1．1结构1．3主要特点如图1所示，人工智能液控装置主要由远程控(1)便于实现多处遥控操作。气控型液控装制台、HMI操作面板、司钻控制台、队长控制台、置为了实现多处遥控操作，需要在气管处增加梭触摸屏／按钮箱、PLC可编程控制板、推拉式电磁阀，会受到空间的限

4、制；电控型实现多处控制时只铁、UPS电源和转阀等组成。需要通过增加分布式I／O模块，在程序上进行相应的处理，即可实现多处遥控操作。(2)能即时同步显示远程控制台转阀位置。气控型液控装置仅能在司钻台上显示上一次在司钻台上的操作状态，而不能即时同步显示远程控制台的转阀位置，且当在远程控制台上手动操作转阀时，在司钻控制台上便无法确定转阀的位置。而在人工智能控制装置上，通过将气缸上磁性开关的信图1人工智能液控装置结构简图号传人PLC，就能够在HMI操作面板和按钮箱上1一司钻控制台；2一触摸屏／按钮箱；3一推拉显示三位四通转阀的位置，使司钻台和远程控制台式电磁铁；4一uPs电源；5一转阀；6一

5、PLc可编程控制板；7～远程控制台；8一队长控制台。的显示动作一致，且手动或遥控操作均可实现。——64-——石油机械2011年第39卷第7期(3)电动机的启停更加准确。气控型液控装钮和信号灯等对三相异步电动机进行控制和保护。置电动机的启停是通过压力控制器来实现的，启动2．4数据输入输出部分和停止都存在一定的差值，且很难调整到理想点。4个4～20mA的压力传感器将远程控制台上而人工智能液控装置采用了压力传感器，在HMI的蓄能器、管汇、环形和气源压力信号传人CPU，操作面板上即可对电动机的启动和停止点进行设1个4～20mA的液位传感器将远程台的油箱液位置，且可方便地实现数据的采集和控制。

6、信号传人CPU。二位五通的电磁换向阀按照CPU(4)反应速度快。在使用50m长的空气管缆的指令控制三位四通转阀，电气缸上的磁性开关又时，通常气控型的反应时间约为2～3S；而使用将三位四通转阀的位置报告给CPU。50ITI长的通讯电缆，电控型则小于1S。如果使用更长的空气管缆或电缆，电控型反应速度快的优势3系统软件设计则更加明显。1．4主要技术参数系统软件在MicrosoftVisualC++6．0环境下系统公称压力：21MPa；编写，包括用户操作界面、实时显示检测模块、数系统最高工作压力：34．5MPa；据通信模块和数据管理模块。用户操作界面主要是系统调压范围：0～14MPa；为技术

7、人员提供友好的人机接口，将经过处理的数蓄能器充氮压力：(7-4-0．7)MPa；据以直观的人性化的方式实时显示在屏幕上，并对压力控制器调定范围：19～21MPa；重要数据进行监控，当其超过安全限值时在屏幕上液气开关调定范围：l7．5～21．0MPa；显示报警状态；数据通信模块负责本地机与前端设气源压力：0．65～0．80MPa；备及后台机之间的通信任务；数据管理模块负责为电源：(380±19)V／50Hz；技术人员提供历史数据。数据通信模块是整个系统环境温