井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的设计

摘要

随着经济的发展，社会对能源的需求越来越大。油田中的采油系统分布相对较为稀疏，油罐储存和传输的过程中需要对油温进行加热来避免原油凝固，同时每个井口的分布位置相对较远，需要对每个单独的油罐进行加温控制。目前所使用的加温装置大多为以伴生气为燃料的水套炉或者以电能为能源的电加热器等。水套炉存在热效率低、能耗高、炉体易产生烧蚀损坏、维修维护成本高等弊端，而且伴生气燃烧过程中所排放的废气对环境造成污染。电加热器大多直接敷设在输油管线上，在使用过程中存在耗电高、易停电、频繁扫管、造价高等弊端。
　　 针对传统的电加热器和水套炉存在的问题，本文设计了一套以太阳能集热器为主，热泵热水器为辅的油罐加热系统。在光照条件良好时主要利用太阳能集热装置为油罐加热，在光照不足的条件下利用热泵为油罐补充加热。本系统采用三星的S3C2410ARM作为微处理器，实现了对温度信号的实时采集；对外界过流、过载、缺相保护的实时报警功能和对太阳能热泵、循环泵、热水箱、电磁阀等执行机构的交替控制。在控制界面方面，基于WINCE操作系统进行界面开发，实现了良好的人机交互。智能化控制装置提高了太阳能集热器效率和热泵系统性能，不但解决了原油集输、储运全天候供热问题，而且大大节省了电能的使用。
　　 最后通过搭建测试平台，对井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器终端进行了实际环境的测试。测试结果表明，系统实现了智能化控制，油罐出口原油温度保持在55-60℃，采集精度保证在±0.5℃，单井的月节电量为3×104kw·h，节能效果显著。

目录

文摘

英文文摘

学位论文的主要创新点

第一章 引言

1.1 课题背景及研究意义

1.2 课题研究的国内外发展状况

1.3 本文研究的目的

1.4 嵌入式系统设计技术发展和应用前景

1.5 本论文研究的主要内容和任务

第二章 井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的总体设计

2.1 储油罐太阳能控制系统的装置概述

2.2 储油罐太阳能控制系统的加温控制器的需求分析

2.3 储油罐太阳能控制系统的加温控制器的性能指标

2.4 储油罐太阳能控制系统的总体设计方案

2.4.1 微控制器选型

2.4.2 控制系统的加温控制器的总体功能框图设计

2.5 本章小结

第三章 井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的硬件设计

3.1 储油罐太阳能控制系统的加温控制器的硬件电路设计

3.2 ARM控制器最小系统的设计

3.2.1 存储器电路

3.2.2 时钟电路

3.2.3 复位电路

3.2.4 电源电路

3.2.5 JTAG电路

3.3 温度采集电路的设计

3.4 液晶屏接口电路的设计

3.5 Zigbee模块接口电路设计

3.6 输入控制电路的设计

3.7 输出控制电路的设计

3.7.1 驱动及隔离电路

3.7.2 继电器控制电路

3.8 本章小结

第四章 井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的软件设计

4.1 Zigbee与上位机ARM之间的通信

4.2 储油罐太阳能加温控制器的软件设计

4.2.1 Windows CE嵌入式操作系统的定制与移植

4.2.2 Boot Loader的设计与实现

4.2.3 OAL层的移植

4.2.4 ADC流驱动开发

4.2.5 GPIO流驱动开发

4.3 应用程序开发

4.3.1 系统控制程序

4.3.2 太阳能循环泵控制程序

4.3.3 温度采集子程序

4.3.4 触摸屏显示界面程序

4.4 本章小结

第五章 井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的抗干扰设计

5.1 加温控制器的干扰源分析

5.2 系统硬件的抗干扰技术

5.2.1 电源的抗干扰技术

5.2.2 布线技术

5.3 系统软件的抗干扰技术

5.3.1 加温控制器软件的结构特点及干扰途径

5.3.2 程序运行失常的软件对策

5.4 本章小结

第六章 井口储油罐太阳能控制系统的加温控制器的实验研究

6.1 储油罐太阳能加温控制器的实验方案

6.1.1 实验目的

6.1.2 实验设备

6.1.3 实验方案

6.2 储油罐太阳能加温控制器调试及调试方法

6.2.1 系统的硬件电路调试

6.2.2 软件调试工具和程序调试方法

6.2.3 系统调试中遇到的问题及解决方法

6.3 温度采集卡的测试

6.3.1 电阻模拟温度测试

6.3.2 实际环境温度测试

6.4 系统功能的测试

6.4.1 对外界I/O的测试

6.4.2 对外界执行机构的测试

6.5 实验结果与分析

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 论文完成的主要工作

7.2 进一步工作展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况

附录一：部分程序代码

附录二：控制面板电路图

附录三：温度信号采集电路图

致谢