天然气运聚模拟试验装置数据采集系统研究与设计

【摘要】：由于人们无法对天然气运聚过程直接进行观察和测试,因此采用间接的方法去研究运聚过程中水饱和度、温度、压力等相关的重要参数,通过这些相关参数研究天然气运聚的规律。 本文以天然气运聚模拟试验装置模拟实验环境为背景,深入研究并实现了水饱和度检测、温度和压力的数据采集系统。以MCGS工控组态软件为平台,实现水饱和度、温度、压力实时数据的采集、处理和存储。 1、在水饱和度检测方法的多种试验的基础上,研究了一种基于电极间电阻值的水饱和度检测方法,该方法基于对固定距离布置的电极对之间电阻值和已知水饱和度值之间的标准试验,通过最小二乘拟合法获得电极对之间的电阻和水饱和度之间的标准曲线,把固定距离布置的电极对之间的电阻测量值和标准曲线比对获得水饱和测试值。 2、设计了水饱和度检测的硬件和软件系统。硬件系统包括:多路水饱和度检测信号源、32路电极对信号检测电路、信号放大和整形电路、交流有效值测试和A/D转换电路、串口通信电路、CPU中心处理及外围电路等;软件系统包括:通信模块、检测模块、A/D转换模块、CPU中心处理和运算模块等功能的实现。 3、基于MCGS软件环境,开发了天然气运聚模拟试验装置数据采集系统,实现了对系统中水饱和度、温度和压力数据的采集和控制。系统中包含了水容器组,气容器组,双缸恒速泵,高压储气瓶,被测模型,回压容器,温度传感器,压力传感器,气泵,水泵等。系统界面包括:启动界面,温度、压力数据采集显示界面,数据报表与曲线界面,报警数据界面,历史数据界面等。 4、该数据采集系统已投入实际应用,应用结果表明:该系统具有良好的性能和功能,界面友好,工作稳定,水饱和度检测方法有效正确,温度、压力等参数的测量与控制精度满足预期要求。 【关键词】：水饱和度检测 温度采集 压力采集 MCGS组态软件
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP274.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题背景及研究意义8-9
• 1.1.1 课题背景8-9
• 1.1.2 课题研究意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本课题的设计目标11
• 1.4 论文组织结构11-13
• 第二章 系统总体方案13-18
• 2.1 引言13
• 2.2 天然气运聚模拟试验装置相关数据采集总体方案13-14
• 2.3 水饱和度数据检测14
• 2.4 温度、压力数据采集相关软件和设备介绍14-17
• 2.4.1 MCGS组态软件概述14-15
• 2.4.2 温度数据采集设备15-16
• 2.4.2.1 温度传感器PT10015-16
• 2.4.2.2 SR94智能温控仪16
• 2.4.3 压力数据采集设备16-17
• 2.4.3.1 压力传感器DG130016
• 2.4.3.2 XST单显压力表16-17
• 2.5 本章小结17-18
• 第三章 水饱和度检测设计18-40
• 3.1 引言18
• 3.2 水饱和度检测原理18
• 3.3 水饱和度探针设计原理18-20
• 3.4 被测模型电磁场分析20-24
• 3.5 水饱和度检测前期可行性实验及曲线拟合方案24-28
• 3.5.1 前期可行性实验24-27
• 3.5.2 最小二乘法曲线拟合27-28
• 3.6 水饱和度采集板硬件设计28-34
• 3.6.1 电源电路28-29
• 3.6.2 主控芯片电路29-30
• 3.6.3 信号源电路30
• 3.6.4 砂阻接口电路30-31
• 3.6.5 采集点选择电路31-33
• 3.6.6 有效值转换电路33
• 3.6.7 采集板实物图33-34
• 3.7 硬件抗干扰设计34
• 3.8 水饱和度采集板软件设计34-38
• 3.8.1 软件的设计目标和功能34-35
• 3.8.2 软件主要流程设计35-38
• 3.9 软件抗干扰设计38-39
• 3.10 本章小结39-40
• 第四章 温度、压力数据采集MCGS 组态实现40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 主控窗口组态40-41
• 4.3 设备窗口组态41-42
• 4.4 用户窗口组态42-46
• 4.5 实时数据库组态46-47
• 4.6 运行策略组态47-48
• 4.7 安全机制组态48-50
• 4.8 本章小结50-51
• 第五章 系统调试及测试结果51-61
• 5.1 引言51
• 5.2 数据采集调试实验环境51-53
• 5.2.1 注入装置51-52
• 5.2.2 被测模型52-53
• 5.3 压力表和温控仪调试及测试结果53-54
• 5.4 MCGS组态软件系统调试及测试结果54-60
• 5.4.1 水饱和度数据采集测试结果及曲线拟合55-57
• 5.4.2 温度、压力数据采集测试结果57-59
• 5.4.3 水饱和度数据成像59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 课题总结与展望61-64
• 6.1 总结61-62
• 6.2 展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-67
• 本人攻读研究生期间发表论文情况67

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