Автоматизация процесса бурения (стр. 8 из 10)

Ожидание истечения

Да

Нет

Нет

Да

Нет

Рис. XXX Блок-схема

Да алгоритма работы

подсистемы

сбора и первичной

обработки информации

находятся по 64 измерения каждого из параметров процесса бурения, упорядоченных во времени и позволяющих оценить изменение параметров в интервале времени от

до . Например, при с интервал оценки измерения параметров составит с.

Очевидно, что, располагая данными за такой относительно длительный интервал времени, можно достаточно надежно распознавать возникающие изменения состояния процесса и прогнозировать тенденции развития технологических ситуаций. Анализ формируемых таким образом временных рядов производится другими подсистемами системы по математическим методам и алгоритмам, соответствующим задачам, решаемым каждой из подсистем.

Описанные выше методы опроса, первичной обработки и хранения информации о параметрах и показателях процесса бурения реализуются программным модулем САУ технологическим процессом, который получает управление циклически, с периодом

Данный программный модуль имеет в системе высший приоритет.

Вся необходимая для работы информация содержится в таблице опроса параметров (рис. xxxx) и определяет требуемый режим и характеристики измерений. Блок схема алгоритма работы модуля приведена на рис. xxxx.

Важное преимущество подобной структуры данной подсистемы - возможность простого изменения или замены подпрограммы обработки измерений параметров, и следовательно возможность работы системы с различными датчиками и измерительными приборами.

Глава 4. Разработка принципиальной схемы устройства связи персонального компьютера с объектом автоматизации.

4.1 Описание автоматизированной системы управления процессом бурения Зоя 1.1.

Система Зоя 1.1 предназначена для контроля технологических параметров бурения с целью оперативного управления и оптимизации режимов бурения скважин на нефть и газ и обеспечивает:

· автоматический сбор и обработку с расчетом производных параметров и представление текущей информации в наглядной форме на средствах отображения и регистрации бурильщика и бурового мастера;

· документирование результатов бурения в цифро-аналоговом и графическом виде, включая рапорт за смену,

· контроль выхода технологических параметров за установленные пользователем пределы со световой и звуковой сигнализацией этих событий;

· аварийную сигнализацию при выходе параметров "Вес на крюке", "Давление на входе" за предельные значения с выдачей сигналов блокировки на соответствующее буровое оборудование;

· автономное функционирование пульта бурильщика при отключении ЭВМ;

· высокую эксплуатационную надежность и долговечность при минимальных затратах на техническое обслуживание и метрологическое обеспечение.

К необходимому типовому элементу любой системы автоматического управления относятся датчики технологических параметров. Назначение датчика - преобразование контролируемой или регулируемой величины в величину другого рода, удобную для дальнейшего применения.

В системе присутствуют следующие датчики:

·Датчик веса на крюке устанавливается на неподвижной ветви талевого каната. В качестве первичного преобразователя в датчике используется тензометрический силоизмерительный элемент.

·Датчик контроля момента на роторе (тензометрический) устанавливается на редукторе привода ротора вместо фиксирующей серьги-стяжки или фиксирующей опоры. Контролируется действующее на датчик усилие растяжения или сжатия.

·Датчик контроля ходов насоса (индуктивный датчик приближения) устанавливается на шкиве привода насоса.

·Датчик канала контроля скорости вращения ротора определяет скорость вращения вала привода ротора. В качестве первичного преобразователя применяется датчик приближения. Устанавливается на трансмиссии.

·Датчик давления (тензорезисторный) устанавливается в нагнетательной линии.

·Датчик глубин дает исходную информацию для расчета глубины забоя, подачи, положения тальблока. Датчик цепной передачей связан с валом лебедки.

·Датчик-индикатор изменения расхода бурового раствора на выходе (в желобе) преобразует угол отклонения лопатки от вертикального положения в электрический сигнал в зависимости от уровня и скорости потока.

·В совмещенном датчике плотности - уровня бурового раствора (БР) и плотности БР на выходе в качестве первичного преобразователя применяется дифференциальный манометр. Измеряется гидростатическое давление в погруженных в буровой раствор трубках, через которые под давлением продувается воздух.

·Датчик суммарного содержания горючих газов, выполненный на основе первичного термохимического преобразователя, монтируется вместе с датчиком-индикатором изменения расхода на выходе. Аналогичные датчики применяются для контроля газосодержания и сигнализации во взрывоопасной зоне.

·Датчик температуры БР на входе и выходе выполнен на основе специальной микросхемы и устанавливается, соответственно, в рабочей емкости и в желобе.

·Датчик температуры воздуха (аналогичный) размещен в кабельной распределительной коробке.

·Датчик момента на ключе (тензометрический) устанавливается на приводном тросе ключа.

·Датчик момента на турбобуре (тензометрический) устанавливается на узел стопора ротора.

Информация от датчиков по кабелям передается в блок УКП, где осуществляется преобразование и обработка сигналов, и, затем, в пуль бурильщика и ЭВМ.

Информационно-метрологические характеристики в полном объеме приведены в прилагаемой таблице №.

Таблица №.

Контролируемый параметр
Наименование параметра, единица измерения	Диапазон контроля
		1 Вес на крюке, кН	0 - 5000; 0 - 4000 0 - 3000; 0 - 2500 0 - 2000; 0-1500
2 Нагрузка на долото, кН	0-500
3. Крутящий момент на роторе, кНм	0-60 0-30
4. Давление на входе, Мпа	0-40
5 Расход на входе, л/с	0-100
6 Обороты ротора, об/мин	0-300
7 Число ходов каждого насоса (до трех), ход/мин	0-125
8 Изменение расхода на выходе, %	0-99
9. Подача, м	0-99,9
10. Положение талевого блока, м	0-60 0-45
11 Глубина забоя, м	0 -9999
12 Положение долота над забоем, м	0 - 9999
13 Текущее время, дата	-
14. Время бурения 1 м проходки, мин/м	0-1000
15. Механическая скорость проходки, м/час	0-200
16. Скорость СПО, м/с	0-3
17. Время бурения долотом, мин	0-999999
18. Проходка на долото, м	0-999
19. Плотность бурового раствора (БР),г/смЗ	0,8-2,6
20. Уровень БР, м	0,4-2,0; 0,8-2,4 1,2-2,8
21 Суммарный объем БР,мЗ	0 - 999,9
22. Изменение суммарного объема БР, мЗ	0-500
23 Суммарное содержание горючих газов, % НКПР	0-50
24. Момент на ключе, кНм	0-60
25. Момент турбобура, кНм	0-30
26 Температура на входе и выходе,°С	0-100
27 Температура воздуха,°С	0-100
28. Плотность промывочной жидкости в желобе, г/смЗ	0,8-2,6

4.2 Место УСО в АСУ процесса бурения

АСУ ТП должна иметь возможность и средства связи с объектом управления. Однако из главных различий между системами обработки данных и АСУ ТП состоит в том, что последняя должна быть способна в реальном времени получать информацию о состоянии объекта управления, реагировать на эту информацию и осуществлять автоматическое управление ходом технологического процесса. Для решения этих задач ЭВМ, на базе которой строится АСУ ТП, должна относиться к классу управляющих вычислительных машин (УВС), т. е. представлять собой управляющий вычислительный комплекс (УВК) УВК можно определить как вычислительную машину, ориентированную на автоматический прием и обработку информации, поступающей в процессе управления, и выдачу управляющих воздействий непосредственно на исполнительные органы технологического оборудования. Такая ориентация обеспечивается устройствами связи с объектом (УСО) (рис. ммм) - набором специализированных блоков для информационного обмена между управляющей ЭВМ и объектом управления. Различают пассивные и активные УСО.

Пассивные устройства выполняют команды опроса датчиков и команды выдачи управляющих воздействий. Они содержат комплекты входных и выходных блоков и блок управления. В состав входных и выходных блоков, обеспечивающих прием аналоговой и дискретной информации, входят преобразователи формы информации типа аналог-код и код-аналог, коммутаторы, усилители и т. п. Блок управления обеспечивает необходимый обмен информацией с управляющей ЭВМ и управление всеми блоками устройства, расшифровывает команды, поступающие от ЭВМ, и обеспечивает необходимый обмен информацией через блоки ввода-вывода