林謀

摘要：監(jiān)控器以STC89C52為主控芯片，通過駐極體采集到油氣田井口控制盤氣動(dòng)泵啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的聲波信號(hào)，由電路處理為脈沖信號(hào)，芯片通過檢測該信號(hào)進(jìn)行累計(jì)后與設(shè)定值比較，判斷為頻率過高則輸出報(bào)警信號(hào)到中控室。

關(guān)鍵詞：STC89C52;駐極體;井口控制盤;氣動(dòng)泵

1 引言

在海上油氣田的井口控制盤系統(tǒng)中，液壓油作為驅(qū)動(dòng)井上、井下安全閥的動(dòng)力來源，其在邏輯中有一個(gè)液位低報(bào)警，但是在實(shí)際過程中觸發(fā)液位低報(bào)警時(shí)液壓油已不多，若不能及時(shí)解決故障，無液壓油作為動(dòng)力的安全閥將會(huì)關(guān)閉，造成故障停井，損壞電潛泵。且氣動(dòng)泵的長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成氣動(dòng)泵故障及大量液壓油的浪費(fèi)。

根據(jù)這一現(xiàn)狀設(shè)計(jì)一套氣動(dòng)泵的監(jiān)控器，通過檢測在1分鐘內(nèi)氣泵啟動(dòng)打壓次數(shù)來判斷是否存在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)其次數(shù)超過設(shè)定值，則以中控界面上聲光報(bào)警的方式告知值守人員井口控制盤的情況，維修人員可立即對故障進(jìn)行處理，保證生產(chǎn)。

2 原理

2.1 原理框圖介紹

本監(jiān)控器主要包括主控模塊、輸入模塊、顯示模塊及輸出報(bào)警模塊，輸入模塊檢測到聲波信號(hào)送入處理模塊進(jìn)行信號(hào)的放大及處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入主控模塊中進(jìn)行計(jì)數(shù)及判斷處理。最后根據(jù)主控新片處理的結(jié)果顯示出當(dāng)前啟泵次數(shù)，并在觸發(fā)報(bào)警時(shí)通過輸出模塊將報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)傳至控制室。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。

2.2 聲波處理介紹

聲波信號(hào)處理模塊主要進(jìn)行的是駐極體采集的聲波信號(hào)放大和處理，駐極體在外界聲波變化情況下電流最大變化為0.1～1mA，R5=3K，故電壓變化為V=IR=0.3～3V。但因環(huán)境約束，實(shí)際電壓變化只有幾十mV，對其放大后約為2～4V，再通過LM339比較器的比較輸出，得出方波的脈沖信號(hào)，可調(diào)電阻R8既為參考電壓調(diào)節(jié)電阻。電路圖如圖2-2所示。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 程序流程圖

該系統(tǒng)以C語言進(jìn)行編寫，其程序流程圖如圖3-1所示，

3.2 數(shù)據(jù)保存

本監(jiān)控器利用STC89C52內(nèi)部的EEPROM進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，每次修改完成后，設(shè)定值都被存入內(nèi)存中，在每次復(fù)位后重新讀取，可以防止數(shù)據(jù)丟失。

3.3 顯示控制

監(jiān)控器通過計(jì)時(shí)器定時(shí)10S，若10S內(nèi)無任何按鍵按下，則數(shù)碼管不顯示，減少數(shù)碼管亮起時(shí)間，延長其使用壽命。有任何一個(gè)按鍵按下后，數(shù)碼管亮起，正常顯示數(shù)值。

4 現(xiàn)場調(diào)試

監(jiān)控器已在海上平臺(tái)完成調(diào)試，將設(shè)備放入井口控制盤內(nèi)，柜外聲音對設(shè)備無任何影響，在氣動(dòng)泵啟動(dòng)的時(shí)候能夠正確計(jì)數(shù)，當(dāng)次數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，報(bào)警信號(hào)準(zhǔn)確傳入中控室，并在操作站上做出顯示和報(bào)警提示。現(xiàn)場手動(dòng)復(fù)位后，報(bào)警消失。設(shè)備工作正常。

結(jié)論

監(jiān)控器能夠代替人工對井口控制盤氣動(dòng)泵的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，可避免因井口控制盤而導(dǎo)致的生產(chǎn)關(guān)停或設(shè)備損壞。

監(jiān)控器只需要在PCS中占用一個(gè)DI點(diǎn)和服務(wù)器軟點(diǎn)，而且報(bào)警系統(tǒng)獨(dú)立于其他控制邏輯，加入后不會(huì)對原來控制產(chǎn)生任何影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李滄浦.駐極體及其應(yīng)用[J].電聲技術(shù)，1981，01卷：26-28.

[2] 曹一江;孫志斌;劉曉為;尹亮.駐極體傳感器信號(hào)采集系統(tǒng)研究[J].傳感器與微系統(tǒng)，2006.10期：17-18