水下储油保温测控系统研究设计

摘要

海洋石油开发采用水下储油方法，与水上储油相比，可节省昂贵的平台建造费用，而且储罐容量不受限制，具有巨大的储油能力。当前油田开发正在向深海、远海发展，采用水下储油技术可以极大地简化开发工程系统。可以设想，借助水下储油方式，未来各个海域可能会出现类似于城市加油站的海上加油站。水下储油方式以其巨大的储油能力还可应用于国家原油战略储备基地的建设中。由此可见水下储油技术的发展对我国经济建设，国力发展的重要性。水下储油多采用油水置换式方法储油，但随之产生的污染问题及高凝原油保温问题严重制约了油水置换技术的应用。依托国家863计划，国家海洋局第一海洋研究所承接了海洋技术领域探索性课题“水下储油防污染及保温关键技术研究”。水下油罐原油温度关系到水下储油生产过程的正常进行，原油温度的测量和控制成为关键，设计一套水下储油保温测控系统成为课题研究所需。由于水下油罐所处环境的不同，传统的测控技术不能在水下储油保温测控系统得到应用，对水下储油保温测控技术提出了更高的要求。结合软测量技术，模糊控制，智能控制等方法，设计了水下储油保温测控系统，较好的满足了课题要求。
　　 本研究首先利用有限元分析软件ANSYS10.0软件对水下储油罐内原油进行了三维温度场数值模拟，得到设定条件下罐内原油的温度分布，论证了水下储油保温技术的可行性，为进一步的测控系统的设计提供了依据。接下来论述了水下储油保温测控系统的控制要求，详细分析了水下储油保温系统温度测量与控制的难点，提出了储油腔内原油温度测控的软测量和逻辑控制方法，进行了水下储油保温测控系统的设计。系统硬件设计中采用了具有在系统和在应用可编程功能的宽电压单片机STC89LE51RC单片机，温度测量电路采用24位高精度A/D转换器LTC2499设计。测控系统单片机软件采用C语言开发，上位机软件在虚拟仪器软件平台LabVIEW8.5上研制。设计完成后，投入水下储油保温系统中进行实验，取得良好的实验结果。该系统具有高速度、低功耗、小体积，界面友好等特点，可为海上特殊环境下的温度测控系统设计提供借鉴。