基于虚拟仪器技术的抽油机测试系统研究与开发

摘要

游梁式抽油机是油田使用最广泛的开采设备，也是主要的耗能设备，为了弄清抽油机实际的运行状态，有的放矢地开发节能装置及其控制系统，有必要对抽油机系统参数进行测试，分析抽油机的运行状况，为实现抽油机节能改造提供依据。 本文利用NI公司的LabVIEW软件作为开发平台，并根据SY/T5264—2006石油天然气行业标准，研究并开发了一套抽油机测试系统。 本文首先分析研究了虚拟仪器和图形化编程语言LabVIEW的构成，然后根据测试系统的要求和LabVIEW的特点，构建了系统的硬件框架和软件的总体设计思想，确立了基本的软件结构和硬件组成。 在硬件的选型上符合行业标准要求。各硬件模块主要采用智能、集成化传感器，包括载荷位移传感器、扭矩传感器和三相电参数采集模块，提高了系统的可靠性，也便于调试。而且，由于载荷位移传感器、扭矩传感器采用了无线发射与接收模式，所以方便了现场的安装。测试系统采用的是串口通信方式。 系统软件是抽油机测试系统的核心。采用模块化设计思想，将系统划分为抽油机工况在线测试和抽油机工况离线数据分析两大系统，然后进一步划分为数据采集、数据处理、数据存储、数据提取、实时显示等模块，并设计了软件的模块组成框架。本文对主要功能模块的设计与实现方法进行了详细的分析。程序充分利用了LabVIEW的数据流驱动语言的特点和运行控制技术，实现了抽油机多参量数据的同步采集和多任务的并行运行。另外，在实现数据处理等复杂算法方面，利用了LabVIEW中的动态链接库技术，弥补了图形化语言相对文本语言的缺陷，扩展了LabVIEW自身的功能。 本文研究解决了数据库接口问题，将数据库应用于测试数据的管理，并利用免费的LabVIEW数据库访问工具包LabSQL，通过Microsoft ADO以及SQL语言实现了数据库的访问，简化了编程。使得测试系统具有了更强大的功能。 测试系统的现场应用和对测试结果的分析，表明该测试系统经济性好、安装方便、人机交互友好直观、易操作、运行稳定可靠，满足测试系统的设计要求，充分体现了虚拟仪器的优越性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.2国内外研究现状

1.3课题研究的来源和意义

1.3.1课题研究的来源

1.3.2课题研究的意义

第2章虚拟仪器与系统相关信号处理技术

2.1虚拟仪器的系统构成

2.2软件开发平台的选用

2.3 LabVIEW及其应用程序的构成

2.4测试信号的预处理

2.4.1采样数据的标度变换

2.4.2剔除数据中的奇异项

2.4.3采样数据的平滑处理

2.4.4采样数据的数字滤波处理

2.5小结

第3章测试系统的结构与实现

3.1测试系统设计要求

3.2测试系统开发流程

3.3测试系统的硬件构架

3.4测试系统软件功能模块组成

3.5小结

第4章测试系统的软件开发

4.1软件的总体设计思想与解决方案

4.2软件开发的关键技术

4.2.1多任务并行处理

4.2.2运行控制技术

4.2.3 LabVIEW中的动态链接库(DLL)调用

4.3程序结构与实现流程

4.3.1测试系统程序结构

4.3.2测试软件实现流程

4.4测试系统前面板的设计

4.4.1虚拟仪器前面板的设计原则

4.4.2主面板的设计

4.5用户身份验证模块设计与实现

4.6数据实时采集模块设计与实现

4.6.1串行RS-232通信

4.6.2数据实时采集模块

4.7数据解析模块

4.8多信号显示模块设计与实现

4.9数据预处理的DLL实现

4.10数据管理模块设计与实现

4.10.1后台数据库系统的选择

4.10.2 LabVIEW访问数据库的方法

4.10.3数据库访问工具包LabSQL及其使用

4.10.4数据表的建立

4.10.5数据的存储

4.10.6数据的提取

4.11小结

第5章测试结果与分析

5.1现场测试

5.2测试结果与分析

5.2.1测试结果

5.2.2结果分析

5.3本章小结

第6章全文结论与展望

6.1全文总结

6.2后续研究工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文情况