油田抽油机智能节能控制系统

【摘要】：我路的油田多数为低能、低产油田,大部分要靠抽油机把油从地层中抽出。目前国内主要的石油开采设备是游梁式抽油机,其驱动电机负载率通常都小于28%,电能损耗极其严重。而耗电量占了石油开采成本相当大的比例,故很有必要开发一种新型的智能型节能控制装置,改变抽油泵长期处于低效做功的状态,从而达到降低电费开支,减少维护成本,提高运行效率,延长抽油机使用寿命的目的。 论文深入研究了国内外抽油机的发展现状及游梁式抽油机的工作原理,分析了抽油机工作效率低下的原因和目前常用节能方法的优点及不足。在此基础上,提出了一种新的智能节能方案。该方案分为软、硬件两个部分,硬件部分以16位单片机(MSP430F149)为核心,包括主控模块、驱动模块、保护模块、CAN总线模块、RS-485通讯模块等。软件部分包括单片机初始化的设计,单片机控制程序的设计,以及上位机控制程序的设计。同时还完成了系统硬件控制电路和软件控制的设计、实现。最后,对该系统进行了测试。 测试结果表明,游梁式抽油机可根据上位机设定的控制方式进行抽油工作相比以前的工作方式,节能效果明显。 【关键词】：游梁式抽油机 MSP430F149单片机 功率因数 节能
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 背景7-8
• 1.2 研究现状8
• 1.3 游梁式抽油机存在的价值8-9
• 1.4 国内外节能技术的发展及抽油机未来发展趋势9-11
• 1.5 本文工作和结构11-13
• 第二章 游梁式抽油机工作原理及节能分析13-25
• 2.1 工作原理分析13-15
• 2.2 抽油机工作效率低的原因15-16
• 2.3 功率因数的计算16-18
• 2.4 抽油机冲程、冲次及电机功率的确定18-22
• 2.5 抽油机空抽点的判断及能耗的测量22-23
• 2.5.1 空抽的危害及空抽点的判断22-23
• 2.5.2 抽油机能耗的测量23
• 2.6 系统的节能构思23-24
• 2.7 小结24-25
• 第三章 系统硬件设计与实现25-39
• 3.1 系统总体结构设计25
• 3.2 系统硬件主控芯片的选型25-31
• 3.2.1 MSP430的组成原理及性能分析26-27
• 3.2.2 MSP430的编程方法27-29
• 3.2.3 MSP430的FET开发方法29-31
• 3.3 系统硬件的电源设计与实现31-32
• 3.4 时钟电路的设计与实现32-33
• 3.5 RS-485通讯模块的设计与实现33-35
• 3.6 CAN总线的设计及控制35-38
• 3.6.1 CAN总线分析35-36
• 3.6.2 CAN总线器件选型及接口电路设计36-38
• 3.7 硬件实现38
• 3.8 小结38-39
• 第四章 软件的设计与实现39-53
• 4.1 软件系统总体结构设计39-40
• 4.2 下位机开发工具选择40-41
• 4.3 下位机程序的设计与实现41-47
• 4.3.1 键盘的设计42-43
• 4.3.2 LED显示的设计43
• 4.3.3 AD/DA的设计43-44
• 4.3.4 RS-485的设计44-45
• 4.3.5 CAN的设计45-47
• 4.4 上位机管理软件的设计与实现47-49
• 4.4.1 上位机管理软件设计的原则47
• 4.4.2 上位机管理软件的功能47-48
• 4.4.3 上位机开发工具的选择48
• 4.4.4 软件数据库开发与管理48-49
• 4.5 软件测试49-51
• 4.6 节能数据分析51-52
• 4.7 小结52-53
• 第五章 系统抗干扰设计与实现53-61
• 5.1 系统抗干扰设计的意义及原则53-54
• 5.2 硬件可靠性设计与实现54-59
• 5.3 软件可靠性设计与实现59-60
• 5.4 小结60-61
• 第六章 结束语61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-69
• 附录A MSP430采集模拟量电路69-70
• 附录B LED显示板电路70-71
• 附录C 485通讯电路及4-20mA输出电路71

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