井控装备计算机控制试压系统设计

1、 井控装备微机控制试压系统设计 准备大队 石江华 随着工业自动化快速发展与应用的提高,以往的人工操作试压系统已远不能满足实际生产中试压工艺的要求。在追求生产效率的同时,对试压系统的自动化程度、试压参数精确性、安全性等指标提出了更高更新的要求，微机压力测试系统正是适应这种发展要求的产物。微机高压测试系统，具有高精度、高可靠性、全自动、高智能化等特点，具有数据记录，曲线报表打印，测试参数设置和多种可选功能。完全实现人机对话、人机分离。可满足阀门、井口、防喷器、固井设备、高压管线、管汇等各种工作环境下作高压检测和记录监控工作。一、总体方案为实现上述需求，采用微机高压测试系统控制配套试压泵来实现。本设

2、计方案中采用试压泵作为压力源，可编程控制器（PLC）控制各种阀实现升压、泄压、保压操作，使用微机进行数据存储、数据报表、参数设置。 1、设备组成序号名称型号单位数量备注1高压泵CB250-15台1根据井控设备需求匹配2泵端阀额定工作压力400MPa套1根据井控设备需求匹配3容器阀额定工作压力400MPa套1带变频4截止阀额定工作压力400MPa套5根据井控设备需求匹配5手动截止阀额定工作压力400MPa套5根据井控设备需求匹配7微机控制系统套18高压软管P>=170MPa,L=5m根5可配置到250Mpa,但材料特性不利于保压9高压硬管P=400MPa,D=5mm米根据现场施工需求10视

3、频监控四路监控套111压力变送器P=250MPa只1FS=0.2512压力表P=400MPa只1与增压匹配 2、系统结构图如下：3、适用范围、工况及要求3.1用于对压力容器、管道、阀门进行压力测试。3.2系统最高测试压力为试压泵额定输出压力。3.3工作环境：045 、无可燃性气体、通风干燥、周边无强电磁干扰信号。3.4压力泵使用介质为水、乳化液、防锈水及粘度与水相近的中性油品。4、工艺流程 4.1 被测对象（容器、管道、阀门）连接到位，人工先行对工件注满水。4.2开启检测测试系统电源、接通压缩空气。设置测试参数（目标压力、保压时间、分段段数），选择使用的压力出口。4.3 设置完成后从测试软件上

4、启动测试。4.4 高压泵启动升压阀、卸荷阀关闭判断是否达到目标压力达到目标压力后等待压力平静（容变时间）开始保压计时保压完成判断是否是最后一段是最后一段，进入卸荷（不是最后一段进入下一段，重新升压）卸荷完成存储测试信息。4.5 测试完成，输出测试曲线报告。二、微机高压测试系统 微机高压测试系统主控台主要由工控机、电控操作台、显示仪表、PLC程序逻辑控制器、各种控制组件和控制软件等构成，全套测控和监视工作均可直接在主控台上完成。2.1系统工作原理WYC微机高压测试系统，采用微机系统进行操作控制和数据的存储、输出；PLC进行逻辑运算控制，驱动高压卸荷阀、升压阀等附件作执行机构。2.2系统功能特点：

5、1）系统具备紧急关断操作按钮，紧急情况按下“紧急停止”按钮迅速关断系统总电源，同时对承受高压的管路和腔体进行卸压。2）控制台上远程手动控制高压泵的启动停止、泵端卸荷阀（升压阀）、容器卸荷阀、截止阀开启与关闭。3）控制系统可实现自动开机、自动检测、分阶段升压、自动保压、自动卸压等功能，分述如下：分段试压功能：可以实现在系统压力：30%压力、60%压力、100%等压力时自动停机保压。分段压力可达到6段。自动卸压功能：程序通过对远控卸荷阀的自动控制，可自动卸除试压泵端、容器端压力，减轻了操作人员负担，安全方便。在硬件上采用独立的远控卸荷阀，进行升压、保压控制，可使得系统在过冲方面的问题得到很好的解决

6、。4）数据记录功能：在系统启动以后可以实时记录工作过程中压力的变化数据。5）数据报表：将测试中的压力变化数据以数据表的形式输出。6）压力数显功能：系统不仅在微机上可实现压力参数实时显示，还可通过XST数显压力表在操作台上进行显示，直观方便准确，精确高。显示值可达小数点后一至两位。彻底避免了操作人员靠手动控制造成的系统数据读数误差。7)自动、手动切换操作功能：当由于系统不需要自动操作功能时，可通过操作台转换开关选择手动控制泵端阀、容器阀。8)具备多个试压件，测试压力相同的条件下同时试压功能。试压件压力不相同不能同时试压。 微机测试系统不同于一般的单片机控制系统，由于采用了可编程控制器PLC，使得

7、整个系统的抗干扰能力比单片机控制系统或其它方式控制系统的抗干扰能力大大增强。在安全保护方面做得细致周到，有二个安全保护环节：第一可以通过微机参数设置系统安全压力；第二配置了泵用安全阀；当系统由于意外因素导致压力突变超压，可直接切断系统输出控制，达到安全保护作用。另外系统还应具有安全性能自动监控功能、意外故障铃声报警功能；控制软件全中文，参数设置界面化、人性化，简洁易掌握等特点。2.3微机控制系统主要配置：（以江汉井下工具车间设备为例)名 称规 格数 量备 注工业级工控机EVOC/双核 CPU/2G/300G1液晶显示器19”1激光打印机LBP2900（A4）1WYC控制软件开发及编程WYC2.

8、01三菱PLC控制器及编程FX3U-32MR1I/O:32点通讯模块及电缆SC-0111PLCPC模拟量输入模块ADFX2N-2AD312位高速通信模块FX2N-485BD1稳压电源UPS-500VA1智能压力显示仪96X48 XST5成套装配柜内安装及配线1标件辅材导线及标件1泵接线泵体连接件及连线15米主机与控制台连接线控制电缆远控阀连接电缆15米用于控制台与控制阀汇间信号电缆压力等信号电缆15米用于控制台与控制阀汇间操作台参考尺寸：1400X870X13001变频柜15KW1变频器EH640A2.4监控系统在高压测试中往往是具有危险性的，为了保护工作人员的安全采用远端监控设备是具有一定必

9、要性。本方案中采用了新型的智能球机来实现远端监控。4.4.1 监控配置序号名称型号单位数量备注1球形摄像机DS-2AE5152-A 台42摄像机支架DS-1614件434路硬盘录像机DS-7804HF-SH台14硬盘1T只15显示器19”台16视频线75-5米2007控制线Rvv2米2008电源线RVV2米2009升降机构套4控制摄像头上下移动10照明灯LED 18W套4安装在升降机构顶部4.4.2 球形摄像机参数主要特性有效像素 PAL:752(H)×582(V);NTSC:768(H)×494(V) 水平解析度 540 TVL(彩色);600 TVL(黑白)

10、系统功能： 采用1/4"索尼高性能CCD, 图像清晰 精密电机驱动, 反应灵敏, 运转平稳, 精度偏差少于0.1度, 在任何速度下图像无抖动 支持RS-485控制下对HIKVISION、Pelco-P/D协议的自动识别 支持三维智能定位功能, 配合DVR和客户端软件可实现点击跟踪和放大 支持OSD菜单及操作提示功能, 用户界面友好 支持数据断电不丢失 支持断电状态记忆功能, 上电后自动回到断电前的云台和镜头状态 支持内置温度感应器, 可显示机内温度 支持防雷、防浪涌、防突波 室外球达到IP66防护等级 支持定时任务预置点/花样扫描/巡航扫描/水平扫描/垂直扫描/随机扫描/帧扫描/全景

11、扫描等功能云台功能： 水平方向360°连续旋转，垂直方向-5°-90°，支持自动翻转，无监视盲区 水平预置点速度最高可达300°/s, 垂直预置点速度最高可达200°/s 水平键控速度为0.1° -250°/s, 垂直键控速度为0.1° -150°/s 支持255个预置位, 并具有预置点视频冻结功能 支持8条巡航扫描, 每条可添加32个预置点 支持4条花样扫描, 总记录时间大于10分钟 支持比例变倍功能, 旋转速度可以根据镜头变倍倍数自动调整 支持守望功能, 预置点/花样扫描/巡航扫描/水平扫描可在空闲状

12、态停留指定时间后自动调用(包括上电后进入的空闲状态)三、微机测试装置应达到的技术指标3.1 保压精度当测试管线为硬管，被试件为钢制容器且容积5L，受压无渗漏、无明显变形,保压起点时间扣除“无泄压降期”后，达到下列精度要求。测试压力范围MPa压力降MPa保压时间<200710分钟22500710分钟表格中的保精度是指承压管道与容器都为钢制制条件下，设备保压能力。当容器为非钢制容器时，特别是当连接管线或测试件为高压软管时，由于软管受压时易变形等因素，会引起保压初期压降值较大，因此，可采用分段升压的方式达到目标值（分段时不泄压），或者保压时将“无泄压降期”设置长一些，根据不同高压软管的长度或特

13、性，“无泄压降期”可能达到10-20分钟，方能满足上述要求的保压精度。根据经验，压力超过160MPa以后不建议使用高压胶管。因其材质结构不利于静态保压实验，无泄漏条件下出现较大压降。注：无泄压降期-在保压过程中,系统压力受容器变形、溶气效应等导致系统压力逐步下降并趋于稳定的一段时间。溶气效应-在静态稳压过程中，残留于介质中的气体在高压作用下溶解于介质，在达到饱和溶解度前,导致系统压力下降。3.2 压力测控精度（1）压力测控精度是指设定压力值与保压开始值之间的允许误差。为了克服控制精度偏差值对压力测试带来的影响，系统应允许采用设置“提前量”方式对偏差进行修正，使系统控制精度尽可能提高。（2）当升压时间10秒时，