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抽油机能效测试分析仪的研制

作　者: 廖百健
导　师: 袁峰
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 平衡比嵌入式系统抽油机 Linux Qt/E ARM CPLD
分类号: TE933.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 62次
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内容摘要

抽油机是油田石油开采的主要设备,也是油田主要的电能消耗源之一。抽油机载荷在冲程内变化很大并且油田环境比较恶劣,使得抽油机的效率普遍偏低,而抽油机效率低很大程度上是由抽油机平衡性能差导致的。抽油机处于不平衡工作状态不仅使得电机变动功耗大量增加,也使得机械磨损大大增加,而且当不平衡率达到一定程度时,电动机处于发电状态,还会对电网产生干扰,影响供电质量。同时,不平衡的工作状态也使得电机寿命缩短,性能变差。抽油机平衡比的测量是实现抽油机调平衡的基础。因此,实现抽油机平衡比的准确测量十分重要。本文根据抽油机动力学原理,分析抽油机电机运动状态及做功情况,提出了一种无位置传感器的抽油机平衡比测量方法,简化了抽油机平衡比测量过程。同时,充分利用微电子技术及嵌入式技术,采用接口丰富、性能卓越的ARM架构嵌入式处理器,构建以Linux为操作系统的嵌入式操作平台,实现了提出的无传感器平衡比测量方法。在数据采集上,通过复杂可编程逻辑器件(CPLD)严格控制不同采样率下高速高精度模数转换器时序;针对不同采样率设计对应的硬件数字滤波器;对仪器误差分析及对测量结果采用算法优化;这些使得仪器对交直流测量均有很高的测量精度。通过采用Qt/E实现操作界面及合理的操作控制,使得本仪器不仅适合基本量测量,而且可以作为一台手持式示波器方便现场对信号的观察、分析。现场测试表明,提出的无传感器测平衡比方法能准确获得抽油机上下死点,平衡比测量准确。仪器基本量的测量精度高,人机交互友好,功能完善,易于扩展,在油田能耗测试中将有很好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 论文选题的背景和意义  9-11
  1.2 国内外抽油机测试仪发展情况  11-14
  1.3 嵌入式系统发展及概述  14-17
    1.3.1 嵌入式Linux操作系统  14-16
    1.3.2 ARM嵌入式处理器  16-17
  1.4 本文研究的主要内容  17-19
第2章抽油机能效测试分析仪设计原理  19-38
  2.1 抽油机工作原理  19-21
  2.2 参数测量原理  21-37
    2.2.1 电力参量的测量及计算方法  21-23
    2.2.2 谐波分析  23-25
    2.2.3 滤波器的设计  25-28
    2.2.4 抽油机平衡比测量方法  28-34
    2.2.5 示功图及测量方法  34-37
  2.3 本章小结  37-38
第3章硬件平台搭建及其软件设计  38-68
  3.1 抽油机测试仪硬件设计  38-45
    3.1.1 系统硬件电路的总体设计  38
    3.1.2 信号转换及调理电路  38-40
    3.1.3 数据采集控制电路  40-42
    3.1.4 数据处理及人机接口电路  42-45
    3.1.5 电源电路  45
  3.2 抽油机能效测试分析仪软件设计  45-64
    3.2.1 嵌入式GUI  47-49
    3.2.2 Qt/Embedded应用程序的开发  49-60
    3.2.3 抽油机能效测试仪驱动程序的开发  60-64
  3.3 上位机数据管理分析系统的建立  64-67
  3.4 本章小结  67-68
第4章实验测试及误差分析  68-76
  4.1 测量频率的测试及误差分析  68-70
  4.2 测量电压电流的测试及误差分析  70-72
  4.3 测量平衡比的测试及误差分析  72-75
  4.4 本章小结  75-76
结论  76-78
参考文献  78-81
附录  81-82
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  82-84
致谢  84

抽油机能效测试分析仪的研制

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