水下控制系统网络可靠性测试方法及在乐东22-1气田的应用

针对水下控制系统网络开展可靠性测试方法研究。首先,分析水下控制系统网络结构,提出一种水下控制系统网络可靠性测试方法,测试网络的连通性及通信质量。其次,从层次结构、通信协议、冗余配置、设备接入网络方式等方面分析水下控制系统网络可靠性。最后,该测试方法成功应用于乐东22-1气田水下控制系统网络通信可靠性测试。

水下电液复合控制系统方向控制阀技术现状

方向控制阀是水下电液复合控制系统的核心部件。以方向控制阀为研究对象,首先介绍水下生产控制系统的国际标准对方向控制阀的具体规定,了解方向控制阀的脱锁压力、性能要求、泄漏测试及清洁度要求等;其次分析国外知名厂家生产的方向控制阀的设计参数、结构原理及解决方案等,介绍了国外知名特种化学品公司提供的特制液压油;再次总结了国内方向控制阀的技术研究现状;最后结合我国海洋油气田开发迫切需求,提出方向控制阀研制建议,为方向控制阀国产化奠定基础。

基于指数增益迭代学习的机械臂二阶滑模控制方法

机械臂系统具有非线性和不确定性,针对其精确跟踪控制问题,提出基于指数增益迭代学习的二阶滑模控制算法。首先,采用滑模控制增强系统对外界非重复干扰的鲁棒性,采用二阶滑模方法使控制器产生连续的控制信号,以减轻传统滑模控制的抖振问题;其次,结合指数增益迭代学习控制逼近由摩擦力等周期性扰动引起的有界重复性扰动,通过设置指数增益系数以提高迭代的收敛速度,该方法既能减小系统的跟踪误差又能保证系统的全局渐近稳定性,提高系统的动态性能;最后,分析算法收敛的充分条件,以二自由度机械臂为例对所提方法进行理论数值仿真。仿真结果表明:所提控制方法可以保证系统的稳定运行,输出跟踪误差收敛到接近零的邻域,提高了系统的控制精度,对干扰保持了良好的鲁棒性。

油田分层精细注水管柱的工作特性建模与仿真

分层注水技术能够有效控制采油井的油水比例,进而提高油田采收率。为了提升精细注水的合格率,研究智能分层注水管柱的工作特性建模方法。首先介绍分层注水的管柱结构,定性分析结构参数改变时各层段注水工作点的变化规律;然后根据管柱结构,基于达西公式、注水泵及配水器水嘴的流量特性,建立分层注水管柱的压力-流量参数工作特性模型,得到不同层注水工作点的求解方法;最后采用数值仿真方法观察分析稳态注水工作点的变化。验证分层注水管注工作特性模型,并通过图像得到:恒压注入和恒流注入模式下,井口阀组和井下水嘴开度改变,将会改变地面向井下解算和从井下向地面解算的压力-流量特性曲线的曲率或截距,进而得到稳态注水工作点变化规律。使两条曲线的交点(即注水稳态工作点)发生变化。

水下生产控制紧急关断系统的可靠性分配方法

为进一步从水下生产控制紧急关断系统的整体到局部开展可靠性研究,提高系统及设备的可靠性,采用层次分析法对水下生产控制紧急关断系统开展可靠性分配研究,将给定的可靠性指标合理分配至水下紧急关断系统的各设备单元,通过实例验证了可靠性分配方法的有效性。为水下紧急关断系统可靠性设计提供合理化的指导,进而优化设计并提高产品选型质量。

水下压力温度一体变送器质量测试方法研究

水下压力温度一体变送器性能的优劣直接决定水下生产系统能否安全运行。目前国内尚未形成水下压力温度一体变送器质量测试的配套方法。以API 17F标准规定的关于水下变送器测试项目为基础,针对水下压力温度一体变送器制定有可操作性的质量测试方法和出厂验收测试方法。测试项目包括氦气泄漏、环境筛选、外压、接触井流部分耐压强度、接触井流部分压力温度循环、功能和连续性、绝缘电阻、焊接电阻测试等,针对每一个测试项目给出了详细的测试目的、标准要求、测试步骤。所提测试方法通过挪威船级社审核,并成功应用于渤海油气田水下压力温度一体变送器工程化产品的挪威船级社认证。

基于双率融合的水下化学药剂注入计量阀的流量计量方法

为了提高水下油气田生产化学药剂注入计量阀的可靠性,防止出现计量不准确甚至无法计量的情况,提出流量计与辅助流量计量的双冗余计量方法,通过数据融合方式实时整合流量计和辅助流量计量流量,输出高精度的化学药剂流量。针对流量计和辅助流量计量的采样速率不同且采样速率之比为正有理数的情况,提出一种分布式状态估计融合算法,首先建立每种计量方式的状态空间模型;然后将两种计量方式的观测信息采用分布式融合结构进行融合,进而将双率数据融合问题转换为同速率数据融合问题;最后的仿真结果表明:基于本算法获得的最高采样率下的状态估计值优于单一计量方式的状态估计值,算法具有很好的可行性、实时性和有效性。

基于有偏卡尔曼的双冗余热电阻数据滤波方法

针对水下生产控制系统温度测量系统中单个传感器易受水下复杂环境影响,出现温漂、测量精度低等问题,设计了一种双冗余温度测量传感器(采用两个热敏元件进行温度测量)。利用基于有偏卡尔曼的扩维融合方法进行数据处理,提高传感器融合测量精度。定义一个相似矩阵,用于在融合之前剔除故障传感器的测量数据,进一步提高测量结果的可靠性。实验结果表明:双冗余温度测量传感器具有精度高、抗干扰性能强的优点。

基于深度学习的数据中心VRLA电池健康状态估计

健康状态(state of health,SOH)是数据中心阀控式铅酸电池(value regulated lead acid,VRLA)容量及安全管理的关键指标,而常用的SOH测量方法因检测过程放电时间长、深度大无法满足运营需求,因此对数据中心VRLA电池的健康状态估计研究是非常必要的。针对SOH数据驱动建模存在的估计精度低的问题,提出一种基于时空注意力(spatio-temporal attention,STA)和长短期记忆(long short term memory,LSTM)网络的STA-LSTM深度学习模型。该模型用时空注意力机制在输入数据的特征和时间步上分配注意力权重从而生成新的输入,使用LSTM网络对新的输入进行编码以及实现SOH估计输出。基于电池放电深度50%的数据建模应用结果表明,STA-LSTM模型取得最优估计精度,注意力机制的引入提升黑箱模型的收敛速度、估计精度及物理可解释性。

水下生产控制系统双路电力载波可用性分析

水下生产控制系统是水下生产系统的重要组成部分,其通信系统通过脐带缆向水下设备发送控制指令并采集其运行数据,常用的通信方式包括电力载波、光纤和DSL,其中又以单路电力载波通信方式应用最为广泛。提出同缆双路电力载波通信方案。分析了调制频率、调制方式和通信参数对同缆双路电力载波通信兼容性的影响。给出了同缆双路电力载波可用性配置方案,包括双路载波设置不同的调制频率、调制方式、通信速率、通信协议,并使用同厂家的载波卡。同缆双路电力载波配置方案成功应用于乐东22-1气田,为后续工程应用提供参考。

水下化学药剂注入计量阀技术现状

水下化学药剂注入计量阀(CIMV)是确保水下生产系统长期安全运行,实现化学药剂精确注入和流量计量功能的核心设备。本文首先总结了国内外相关标准对水下化学药剂注入计量阀的功能和技术要求;然后,分析了水下生产系统中化学药剂的注入工艺流程,阐述了CIMV在水下生产系统中的作用和安装位置;最后,从工作原理、供电通信、机械结构、水下安装等维度详细剖析了国际水下生产系统供货商的CIMV技术特点,为自主设计及国产化提供参考。

乙炔加氢反应器的先进控制(Ⅱ)——软测量仪表及工程实践

在深入理解乙炔加氢反应器工艺特点的基础上 ,推导基于动态机理数学模型的反应器催化床层活性、选择性及出口组成软仪表公式。软仪表工业实施效果良好。

水下压力温度一体变送器技术现状

水下生产系统广泛用于海洋油气资源开发领域,其长期运行于海底泥线位置。为保障生产安全运行、降低设备的结构复杂度和运维成本,需要为水下生产设备配置高可靠性的水下温压变送器。目前,国内尚未形成水下温压变送器设计及制造技术。从全面实现水下生产系统国产化,以及站在技术制高点规划水下关键仪表的产业布局出发,本文深入剖析了水下温压变送器技术现状。首先,对水下温压变送器的工程背景和在水下生产系统的安装位置,以及对水下生产系统的关键作用进行了研究,并阐述了水下压力温度一体变送器的工作原理。其次,分析了相关标准对水下温压变送器的功能与技术要求,对比了国际主流产品的机械结构、部件材料、供电通信以及压力、温度变送器的精度、分辨率等技术参数。最后,对水下温压变送器的技术难点、国际采购面临的问题、国产化紧迫性与必要性进行了总结和展望。

基于流场分析的水下液压换向阀阻尼结构优化

随着海洋油气资源的勘探水深不断增加、规模不断扩大和电子信息技术的不断更新,依托水上设施、利用水下电液复合控制系统开发海洋油气田逐渐成为一种主流的开发模式,液压换向阀是水下电液复合控制系统的核心部件。本文以两位三通液压换向阀为研究对象,首先,在Solidworks Flow Simulation仿真软件上对液压换向阀模型进行流场分析,解释了旋涡的产生,并引出加入阻尼的重要性;其次,基于流阻计算公式和流场分析结果优化液压换向阀阻尼结构;最后,通过Solidworks制作阻尼器并集成到液压换向阀中,流场分析验证阻尼器的优化效果。本文所做的研究对于水下油气生产领域的液压换向阀的研制有一定的参考价值,对于该阀的国产化研制也有一定的现实意义。

钻杆检测线智能识别自动分流系统

钻杆是油气田钻井作业中向钻头传递压力和扭矩的重要装备,极易受到应力损伤和腐蚀损伤,钻杆的综合自动化检测维修不可或缺。现有的钻杆检测线依赖人工完成钻杆的识别与分流维修操作,自动化程度较低。本文提出了一种钻杆检测线的智能识别自动分流系统,可以高效地完成钻杆的智能识别与自动分流任务。

文化扶贫:地方院校服务地方的战略选择

文化扶贫是新形势下全面消除贫困的战略性选择,是扶贫的治本之策。地方院校作为当地的教育科技和思想文化中心,在文化扶贫中有着自身独特的优势,应当积极探索地方院校农村文化扶贫的有效路径,重视在农村传播先进文化理念,提高农民素质;重视农村人才培养,为实现农业现代化提供人才支撑;重视对农村优秀传统文化的挖掘整理,在农村传播先进文化,满足农民对精神文化生活的需求;利用自身优势支持农村文化设施建设,提高农村文化设施的服务能力。

PID仿真培训软件的开发及应用

根据目前工业生产中PID控制器应用的实际情况,针对各种典型的复杂的工业过程,采用基本型PID控制器,通过机理分析建模、用VC进行模型仿真和用VB编写人机界面,开发了PID仿真培训软件。该软件能够仿真基本型PID控制器在各种复杂情况下的运行情况,并能对不同参数下的控制性能曲线进行对比分析。

安全仪表系统冗余分配的多目标优化

为综合优化安全仪表系统(SIS)的多个性能指标,并确定系统各模块的冗余结构和测试周期(TI),提出一种SIS多目标优化方法。首先研究SIS可靠性、可用性和生命周期成本(LCC)的计算模型,然后通过计算模型得到以冗余结构、TI为优化变量,以可靠性、可用性和生命为目标函数的优化问题,最后应用多目标遗传算法(MOGA)来优化系统。结果表明:多目标优化能够综合考虑可靠性、可用性和LCC,比单目标优化得到的结果更有参考价值;TI对系统的影响不可忽略;SIS的多目标优化能得到一组有意义的解,可供SIS工程设计参考。

基于改进双卡尔曼滤波法的储能电池SOH估计

准确估计储能电池的健康状态(State-of-health,SOH),对电池的容量及安全管理有着重要意义。使用双卡尔曼滤波算法实现对模型参数和状态的估计,并结合安时积分法逆过程,实现SOH估计。为提高双卡尔曼滤波算法的鲁棒性和估计精度,对算法结构进行改进,建立起参数辨识和状态估计的耦合结构;并结合模型状态和参数的时变特点,引入多时间尺度方法,提出一种多时间尺度双扩展卡尔曼滤波算法。在放电深度为50%的恒流放电数据上的应用结果证实了所提算法的有效性,稳定后的SOH估计误差小于2 Ah,精度较改进前有较大的提升,且具有很好的鲁棒性。

水下生产控制系统综述

水下生产控制系统是开发海洋油气资源的重要装备。根据系统组成结构分类,水下生产控制系统有8种典型的结构,分别是直接液压控制、先导液压控制、顺序液压控制、直接电液控制、复合电液控制、全电控制、水下自治控制和集成浮漂控制。详细研究了每种结构的水下生产控制系统的产生背景、结构特点、工作原理、适用范围和优缺点,分析了影响水下生产控制系统设计的主导因素,为我国未来自主设计水下生产控制系统提供参考。