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基于NI PXI Express平台的石油管复合挤毁试验机控制 与数据采集系统搭建

2013-03-27 09:14:16

[导读] 在控制与数据采集系统搭建中,采用NI X系列多功能卡和集传感器供桥、信号调理与采集功能一体的同步数据采集卡,配以工业数字I/O卡,插入8槽PXI-E机箱满足控制与数据采集通道要求。

应用领域:石油工业、石油管工程、重型试验机、集中式控制与数据采集

挑战:石油管复合挤毁试验机用于对油管和套管施加轴向载荷(拉伸或压缩)、侧向弯曲、外压及内压,模拟石油管柱在井下所受复合载荷工况。该设备载荷大、压力高,试验危险性强;而且试验中需要同时控制多个子系统,完成多物理量闭环控制和数据同步采集。这二者对控制与数据采集系统整体稳定性、硬件功能及软件并行处理能力提出了严峻挑战。

应用方案:在控制与数据采集系统搭建中,采用NI X系列多功能卡和集传感器供桥、信号调理与采集功能一体的同步数据采集卡,配以工业数字I/O卡,插入8槽PXI-E机箱满足控制与数据采集通道要求。软件方面,利用Labview 2011 软件开发平台的并行处理特长,完成多物理量并行闭环控制和数据同步采集。

使用的产品:

LabVIEW 2011 软件开发平台

PXIe-1082 8槽3U PXI-E机箱

PXIe-6363 X系列多功能卡

PXI-6515 工业数字I/O卡

PXIe-4330 应变与桥路传感器数据采集

PXIe-4353 热电偶数据采集

PXIe-8375x4 MXI光纤通讯卡

PCIe-8375x4 MXI光纤通讯卡

正文:

一、引言

套管、油管及钻柱构件(钻杆、钻铤、方钻杆等)统称油井管。油井管是石油工业的基础。据统计数据显示,油井每钻进1米,约需油井管62千克,其中套管48千克,油管10千克,钻杆3千克,钻铤0.5千克。油田装备资产中,油井管约占60%。而油井管在井下的服役条件极端恶劣。油管和套管管柱经常要承受上千个大气压的内压或外压,几百吨的拉伸或压缩载荷,还有高温及腐蚀介质侵蚀。油井管一旦在井下发生断裂掉井事故,会造成巨大的损失,甚至直接导致油井报废。油井管的质量和寿命直接决定了油井乃至油田的寿命。

油井管下井前必须经过一系列严格的检测试验以评估其性能,而石油管复合挤毁试验机则是这些试验的核心设备。复合挤毁试验机能够对油管和套管整管施加拉伸、压缩、弯曲、外压、内压、加热等多种载荷,模拟管柱在井下的实际工况。无论是按照标准评价油管和套管螺纹连接性能,还是在对特殊螺纹密封性、油井管在苛刻工况下力学行为的研究中,该试验机均发挥着不可替代的作用。

二、试验机组成与设计原则

石油管复合挤毁试验机的外观如图1所示。它的组成包括载荷框架、液压油源、高压水加压泵站、高压气加压泵站和控制与数据采集系统五个部分。


图1 石油管复合挤毁试验机

载荷框架主要包括轴向载荷台架和两个外压挤毁缸,起容纳试样功能。液压油源为轴向载荷和侧向弯曲液压缸提供动力。高压水加压泵站为外压挤毁缸注入高压水,使试样承受外压。高压气加压泵站为试样内部注入高压气体,使试样承受内压。控制与数据采集系统调配上述四部分工作,同时采集试验过程中的多物理量数据反馈。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  NI[6]    PXI[21]    数据采集[27]
 
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