复合控制算法在泵控泵系统上的应用研究.pdf

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1、复合控制算法在泵控泵系统上的应用研究杨道锴，等复合控制算法在泵控泵系统上的应用研究杨道锴，谌海云(西南石油大学，四川成都610500)摘要：介绍了泵控泵技术，根据泵控泵技术的结构，建立了泵控泵给水系统的流量控制系统的数学模型。针对常规PID控制器控制效果不佳的问题，设计了PID和模糊控制相结合的复合控制器。仿真结果表明新控制器相对于PID控制器有超调小，无震荡的优点，符合流量控制的要求。关键词：泵控泵；复合控制算法；模糊控制中图分类号：TP273文献标识码：ADOI编码：10．14016／j．cnki1001—9227．2016．01．090Abstract：Introducedth

2、epumpcontrolpumptechnology．Accordingtothestnlctureofpumpcontrolpumptechn0109y，established．themathematicalmodelofthenowcontrolsystemofthepumpcontmlpumpwatersupplysystem．InviewoftheproblemthatthecontroleffectoftheconventionalPIDcontmllerisnotgood，designedthecompositecontrollerwithPIDandfuzzycontr

3、01．Thesimulationresultsshowthat山enewcontmllerhassmaUoversh00t，noshock，andmeetstherequirementofnowcontr01．Keywords：Pumpcontrolpump；Compoundcontmlalgorithm；Fuzzycontrol0引言2泵站数学模型的建立随着油田的不开发，油层压力不断下降，为提高油田的采收率和保证产量的稳定，注水技术作为维持底层能量的方法已经在世界范围内广泛应用。针对原有高压注水泵能耗高，自动化程度低等问题，泵控泵(PCP)技术在油田的建设和改造中受到广泛应用。因此

4、提高PCP技术的自动化程度具有重要意义，本文以某PCP系统为例研究模糊控制和PID混合控制技术在PCP上的应用。1PCP技术PCP技术是基于离心泵串联和离心泵变频技术的注水技术，该技术主要原理是对注水泵进行拆级降负荷处理，在保证注水泵满负荷运行的前提下，用增压调节泵来弥补注水扬程的不足。根据泵的叠加特性，主泵输出压力是注水泵增压泵输出压力之和，H总=H主+H增。根据连续原理，主泵输出流量即为增压泵输出流量，Q总=Q主=Q增。调节增压泵的流量和压力就能调节总的流量和压力，即注水泵出口处的流量和压力受增压泵的转速控制。PCP系统由一台注水泵和一台增压泵，注水泵驱动电机，增压泵驱动电机，仪

5、表测控系统，转速控制系统，计算机控制系统及保证运行的润滑系统，水冷却系统，供电系统等组成PcP技术原理图如图1所示图1PcP技术原理图收稿日期：2015—09一08·90·根据油田注水压力要求，压力要控制在16—20Mpa，电机容量为2250kw。将压力转化为高度，由压强公式P=pgH，H=P／pg，将P=(16～20)Mpa代入，得H=(1600～2000)m，因此流量应控制在300m3／h左右。2．1泵站数学模型的建立基于泵站特性分析，可以认为泵站在运行时，正在运行的注水泵就是该泵站的外特性。注水泵在注水系统中起到提供压力水的作用，因此，在系统中分析注水泵时，一般只用到它的H—Q

6、曲线，观察制造厂给出的性能曲线得该曲线表达式为：日=C+AQ2+BQ(1)式中A、B、c为变量项的特定系数。根据注水泵出厂试验性能相关参数，计算系数A=O．00011，日=一0．115，C=41．60。2．2流量调节过程数学模型的建立(1)变频器传递函数在工程实践中，可以针对具体情况，将变频器的传递函数设定为一个小惯性环节或一个比例环节，这样可以使问题得到简化，一般工作条件下也是允许的。传递函数如下：G㈤=等=熹(2)式中：∞．为变频器输出角频率；u为变频器的输入电压；∞。(s)，u(s)分别为∞，，u的拉普拉斯变换；s为复变量。然后再通过实验确定时间常数，比例系数K可通过计算得到：

7、K=50hz／10v=5h∥v(3)r为常数，一般为几十至几百ms。(2)增压电动机传递函数当电机的供电电源的电压与频率之比始终保持不变，其小偏差线性化模型为⋯：．，(cJ=(D印K)甜+p％m。一m(4)K。=卫f塑1(5)12＼(1)10，式中：．，为转动惯量；p为极对数；脚为转子角速度；U，。为定子电源的电压和；∞加为角频率在静态工作点上的值；r2为折算到定子侧的转子电阻值；D为摩擦系数Ⅲ为负载转矩的偏差。对于水泵类负载，其转矩与转速的平方成正比，小