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水平盐穴储气库形态探测器控制系统设计

资 源 简 介

盐穴储气库是利用水溶方法,在地下盐层中形成大小和形状各不相同的人造盐腔,用来存储天然气,以满足天然气供气和调峰以及战略储备的需求。因地质条件和采用的水溶方式不同,形成的盐腔分为竖直型和水平型两类。

  我国有着悠久的采盐历史,在江苏、湖北、安徽等地拥有大量的废弃盐腔,利用废弃盐腔进行天然气储备,具有经济、环保、高效等优点。但是,废弃的盐腔不能直接用于天然气存储,必须进行改造,前提是需要对废弃盐腔进行形态检测。目前,世界上针对废弃盐腔的形态检测,最常用的方法是声呐检测技术,然而传统的声呐检测技术是针对竖直型盐腔设计的,对我国存在的大多数水平盐腔无法实现形态检测。

  本文设计了一种基于水平盐穴储气库的形态探测器控制系统。系统采用“3机3桨”方式实现探测器的自动运动,采用声呐检测技术在水平盐腔中检测腔体形态,并将测量信息返回至地面监控系统处理、显示,并实现探测器的远程控制。论文提出了探测器控制系统的整体设计方案,包括地面和地下监控系统两部分。地面监控系统由PC机和通讯线路构成,完成盐穴形态数据的处理及成像,实现地面与地下监控系统的信息交换。地下监控系统包括中央控制单元、信息测量模块、运动控制模块、导航模块和通讯模块。中央控制单元是探测器的控制核心,与探测器的工作状态和可靠性密切相关。信息测量和导航模块用于检测探测器周围环境和自身姿态,为运动控制提供依据。通讯模块将测量信息通过光纤传输至地面监控系统,进行数据处理、显示,并将控制信号反馈至中央控制单元,通过运动控制模块实现探测器的自动运动。

  论文完成了控制系统的硬件和软件设计及系统实验,采用单波束前视图像声呐881A检测盐腔的三维形态特征并传输至地面监控系统。选用磁阻传感器及信号调理电路构成地磁场检测模块,测量探测器的航向角。利用温度传感器和LM324运算放大器完成系统电池监测。采用C8051F020单片机及外围电路组成控制系统,完成信号的采集处理以及探测器的驱动控制。应用C语言编程实现信号的采集处理、探测器的运动控制以及地下和地面监控系统的信息交换。设计了模糊PID控制器,构成角度控制闭环系统,对模糊PID控制器进行了仿真实验,实验结果表明模糊PID控制与传统PID控制相比,具有控制精度高、适应性强、鲁棒性好等优...

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