基于Simulink的偏心定量配水器动态特性分析.pdf

2012年6月
机床与液压
第40卷第11期
MACHINE TOOL& HYDRAULICS
Vol 40 No 11
DOI:10.3969/j.isn.1001-3881.2012.11.016
基于 Simulink的偏心定量配水器动态恃性分析
周晓君,余敏超
(上海大学机电工程与自动化学院,上海200072)
摘要:分析了压力反馈式偏心定量配水器的恒流机制,基于经典控制理论的传递函数法建立了偏心定量配水器的动态
数学模型,利用 Matlab/ Simulink工具对建立的数学模型进行仿真分析。仿真结果表明,配水器在压力脉冲信号作用下很快
趋于稳定。根据仿真数据设计了配水器进行室内试验,试验结果表明:所设计的配水器在额定工作点流量误差小,完全满
足现场注水精度要求。
关键词:定量配水器;动态特性;数学模型;仿真
中图分类号:TE357文献标识码:A文章编号:1001-3881(2012)1-054
Dynamic Characteristics Analysis of Eccentric
Quantitative Water Allocation Based on Simulink
ZHOU Xiaojun, YU Minchao
School of Mechatronics Engineering and Automation, Shanghai University, Shanghai 200072, China
Abstract The mechanism of eccentric quan it ative water alocation with pressure feeback was anal zed. Its mathematics model
ras built based on transfer function method of classical control theory. The mathematics model was simulated by Matlab/Simulink
ne results show that the water flow is stabilized quickly under pressure pulse signal. According to simulation results, the water allo
cation was designed to test its functions in laboratory. The results show that it meets the precision requirements of water allocation
Keywords: Quantitative water allocation; Dynamic characteristics; Mathematics model; Simulation
油田进入开发中后期稳油控水是核心。为了能够P2;从阀腔经活动水嘴流入地层,压降为P23=P2
有效地控制油井含水率和油田综合含水率的上升速2;反馈腔和阀腔压差为P2=n1-P2。堵塞器通过自
度,提高油田开发效果,就要求每个油藏区块、每个反馈控制活动水嘴压差,以及柱塞兩端压差和弹簧
注水井组、每个层系都严格执行地质配注要求。然力、阻尼力的合力来实现流量的调节
而,油田注水系统非常庞大,由于供水设备以及供水
p2
出口
管线的工作不稳定,甚至发生故障,会造成注水系统
的压强、流量发生变化。定量配水一般采用的技术就
反馈腔
是使通过配水器的流量随配水器前后压差变化而变
入
化,在配水器中形成一个自动反馈系统来控制配水器
的流量。通过对配水器结构的合理设计,可使之在某
额定工作压差下,当水嘴前后压力在一定范围内波
图1偏心定量配水器示意图
动时,保持配注量基本恒定,实现油田定量注水的目2堵塞器动态数学模型的建立
的。偏心配水器由于其投捞较方便,是目前应用最2.1流经固定水嘴
广泛的一种配水器。文中介绍的恒流偏心定量配水器
如图1所示,注入水流经固定水嘴进人阀腔,由
有效解决了注水过程不稳定的现象。
于过流通道发生突変,产生局部压力损失。根据一元
工作原理
不稳定能量方程,忽略由高度差产生的水头损失,可
图1是按结构图简化的压力反馈式偏心定量配水以得到注入水流经水嘴时的控制方程
工作原理示意图(实际工作中为竖直放置)。
de
来流液体压力为P1,阀腔压力为p2,出口即地
层压力为p2,反馈腔和来流管道相通,压力也为P
2
液体从入口经固定水嘴流入腔,压降为p2=p2
收稿日期:2011-05-31
作者简介:周晓君,男,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为水介质液压传动系统的研究与应用。E-mail: sdzhouxj
shu.edu.cn。通信作者:余敏超,E-mail:yuminchaoal@163.com