一种液压式潜液泵的控制方法和系统与流程

本发明涉及自动控制技术领域，特别涉及一种液压式潜液泵的控制方法和系统。

背景技术

浮式生产储油卸油装置(英文：floatingproductionstorageandoffloading，简称：fpso)是对开采的石油进行油气分离、处理含油污水、动力发电、供热、原油产品的储存和运输，集人员居住与生产指挥系统于一体的综合性的大型海上石油生产基地，可把来自油井的油气水等混合液经过加工处理成合格的原油或天然气，成品原油储存在货油舱，到一定储量时经过外输系统输送到穿梭油轮。

fpso主要由系泊系统、载体系统、生产工艺系统及外输系统组成，液压式潜液泵是fpso外输系统重要的动力设备。液压式潜液泵的驱动系统包括主泵、压力调节阀和液压马达，主泵将液体输送到液压马达中，驱动液压马达动作，使液压马达带动液压式潜液泵工作，同时压力调节阀设置在主泵和液压马达之间的管路中，可以调节管路中液体的压力，最终达到调节液压式潜液泵的功率的目的，使液压式潜液泵的功率与负载相匹配。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

具体实现时需要开启多个主泵共同驱动多个液压式潜液泵工作，目前都是由工作人员根据过往经验通过手柄开启一定数量的主泵并控制压力调节阀，以匹配液压式潜液泵的负载，无法保证匹配的效果，而且操作方式复杂，手柄容易损坏。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种液压式潜液泵的控制方法和系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种液压式潜液泵的控制方法，所述液压式潜液泵的驱动系统包括多个主泵、系统压力调节阀、与所述液压式潜液泵一一对应的支路压力调节阀和液压马达，所述多个主泵的进油口与系统油箱连通，所述多个主泵的出油口与所述系统压力调节阀的进油口连通，所述系统压力调节阀的出油口与各个所述支路压力调节阀的进油口连通，每个所述支路压力调节阀的出油口与对应的所述液压马达的进油口连通，每个所述液压马达的出油口与所述系统油箱连通，每个所述液压马达用于驱动对应的所述液压式潜液泵；

所述控制方法包括：

接收原油外输指令，所述原油外输指令包括需要启动的所述液压式潜液泵的压力要求值；

将各个所述液压式潜液泵的压力要求值确定为各个所述液压式潜液泵对应的所述支路压力调节阀的压力值；

根据各个所述支路压力调节阀的压力值，确定所述系统压力调节阀的压力值；

根据各个所述支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的所述主泵的数量；

根据确定的需要启动的所述主泵的数量开启对应数量的所述主泵，调节所述系统压力调节阀和各个所述支路压力调节阀，使所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值，且所述支路压力调节阀的压力值保持为确定的所述支路压力调节阀的压力值。

可选地，所述根据各个所述支路压力调节阀的压力值确定所述系统压力调节阀的压力值，包括：

从各个所述支路压力调节阀的压力值中选出最大值；

根据所述最大值和所述支路压力调节阀的压力与所述系统压力调节阀的压力之间的比例关系，计算所述系统压力调节阀的压力值。

可选地，所述根据各个所述支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的所述主泵的数量，包括：

获取所述支路压力调节阀的压力值和与所述支路压力调节阀连接的液压马达的功率值之间的对应关系；

根据所述对应关系确定各个所述支路压力调节阀的压力值所对应的所述液压马达的功率值；

根据各个所述液压马达的功率值，计算所述驱动系统的功率值；

根据所述驱动系统的功率值，确定启动的所述主泵的数量。

可选地，所述根据确定的需要启动的所述主泵的数量开启对应数量的所述主泵，包括：

以设定时间为间隔，逐个启动对应数量的所述主泵。

可选地，所述调节所述系统压力调节阀和各个所述支路压力调节阀，使所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值，且所述支路压力调节阀的压力值保持为确定的所述支路压力调节阀的压力值，包括：

在所有需要启动的所述主泵开启之后，调节所述系统压力调节阀，使所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值；

在所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值之后，调节各个所述支路压力调节阀，使所述支路压力调节阀的压力值保持为确定的所述支路压力调节阀的压力值。

另一方面，本发明实施例提供了一种液压式潜液泵的控制系统，所述液压式潜液泵的驱动系统包括多个主泵、系统压力调节阀、与所述液压式潜液泵一一对应的支路压力调节阀和液压马达，所述多个主泵的进油口与系统油箱连通，所述多个主泵的出油口与所述系统压力调节阀的进油口连通，所述系统压力调节阀的出油口与各个所述支路压力调节阀的进油口连通，每个所述支路压力调节阀的出油口与对应的所述液压马达的进油口连通，每个所述液压马达的出油口与所述系统油箱连通，每个所述液压马达用于驱动对应的所述液压式潜液泵；

所述控制系统包括：

接收单元，用于接收原油外输指令，所述原油外输指令包括需要启动的所述液压式潜液泵的压力要求值；

支路压力确定单元，用于将各个所述液压式潜液泵的压力要求值确定为各个所述液压式潜液泵对应的所述支路压力调节阀的压力值；

系统压力确定单元，用于根据各个所述支路压力调节阀的压力值，确定所述系统压力调节阀的压力值；

主泵确定单元，用于根据各个所述支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的所述主泵的数量；

控制单元，用于根据确定的需要启动的所述主泵的数量开启对应数量的所述主泵，调节所述系统压力调节阀和各个所述支路压力调节阀，使所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值，且所述支路压力调节阀的压力值保持为确定的所述支路压力调节阀的压力值。

可选地，所述系统压力确定单元用于，

从各个所述支路压力调节阀的压力值中选出最大值；

根据所述最大值和所述支路压力调节阀的压力与所述系统压力调节阀的压力之间的比例关系，计算所述系统压力调节阀的压力值。

可选地，所述主泵确定单元用于，

获取所述支路压力调节阀的压力值和与所述支路压力调节阀连接的液压马达的功率值之间的对应关系；

根据所述对应关系确定各个所述支路压力调节阀的压力值所对应的所述液压马达的功率值；

根据各个所述液压马达的功率值，计算所述驱动系统的功率值；

根据所述驱动系统的功率值，确定启动的所述主泵的数量。

可选地，所述控制单元用于，

以设定时间为间隔，逐个启动对应数量的所述主泵。

可选地，所述控制单元用于，

在所有需要启动的所述主泵开启之后，调节所述系统压力调节阀，使所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值；

在所述系统压力调节阀的压力值保持为确定的所述系统压力调节阀的压力值之后，调节各个所述支路压力调节阀，使所述支路压力调节阀的压力值保持为确定的所述支路压力调节阀的压力值。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在接收包括需要启动的液压式潜液泵的压力要求值的原油外输指令之后，即可将各个液压式潜液泵的压力要求值确定为各个液压式潜液泵对应的支路压力调节阀的压力值，并根据各个支路压力调节阀的压力值，确定系统压力调节阀的压力值，同时根据各个支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的主泵的数量，最后根据确定的需要启动的主泵的数量开启对应数量的主泵，调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值，且支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值，整个过程都可以自动运行，不需要工作人员根据过往经验操作手柄，可以保证与液压式潜液泵负载匹配效果的稳定，而且操作简单，不存在损坏手柄的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的液压式潜液泵的控制方法的应用场景图；

图2是本发明实施例提供的一种液压式潜液泵的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种液压式潜液泵的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1为本发明实施例提供的液压式潜液泵的控制方法的应用场景图，参见图1，液压式潜液泵10的驱动系统包括多个主泵20、系统压力调节阀30、与液压式潜液泵10一一对应的支路压力调节阀40和液压马达50，多个主泵20进油口与系统油箱60连通，多个主泵20的出油口与系统压力调节阀30的进油口连通，系统压力调节阀30的出油口与各个支路压力调节阀40的进油口连通，每个支路压力调节阀40的出油口与对应的液压马达50的进油口连通，每个液压马达50的出油口与系统油箱60连通，每个液压马达50用于驱动对应的液压式潜液泵10。

需要说明的是，图1中液压式潜液泵10、主泵20、支路压力调节阀40和液压马达50的数量仅为举例。

本发明实施例提供了一种液压式潜液泵的控制方法，图2为本发明实施例提供的液压式潜液泵的控制方法的流程图，参见图2，该控制方法包括：

步骤101：接收原油外输指令，原油外输指令包括需要启动的液压式潜液泵的压力要求值。

在实际应用中，可以设置输入设备接收原油外输指令。输入设备具体可以为触摸屏、控制面板、按钮组、旋钮、手柄等。

通常每个货油舱内都设有一个或多个液压式潜液泵，以将货油舱内的原油外输，因此在具体实现时，可以先根据需要外输原油的流量确定外输原油的货油舱，进而确定需要启动的液压式潜液泵；再结合各个液压式潜液泵的额定功率和原油外输的管路情况，确定需要启动的液压式潜液泵的压力要求值并输入到设备中。

步骤102：将各个液压式潜液泵的压力要求值确定为各个液压式潜液泵对应的支路压力调节阀的压力值。

步骤103：根据各个支路压力调节阀的压力值，确定系统压力调节阀的压力值。

需要说明的是，本发明实施例中支路压力调节阀的压力值具体指支路压力调节阀的出油口的压力值，系统压力调节阀的压力值具体指系统压力调节阀的出油口的压力值。

可选地，该步骤103可以包括：

从各个支路压力调节阀的压力值中选出最大值；

根据最大值和支路压力调节阀的压力与系统压力调节阀的压力之间的比例关系，计算系统压力调节阀的压力值。

在理想状态下，各个支路压力(即支路压力调节阀的压力)和系统压力(即系统压力调节阀的压力)之间存在固定的比例关系，如1:1.2，这个比例关系下系统整体的工作情况较好。如果一个支路压力调节阀的压力为10mpa，则系统压力调节阀的压力应当调节为12mpa。以利用这个比例关系，将系统压力调节到与支路压力匹配，最大程度地节省能源和延长支路压力调节阀的使用寿命，避免由于系统压力太大而造成大量液压能在支路发热浪费掉。

但是具体实现时是多个潜液泵同时运行，各个潜液泵对应的支路压力调节阀确定的压力值可能会不同，因此只能将系统压力调节阀的压力值与其中一个支路压力调节阀的压力值匹配。选择将系统压力调节阀与其中的最大值匹配，可以确保每个支路压力调节阀对应的液压式潜液泵满足原油外输的要求，保证装卸效率。

在具体实现时，该步骤103可以包括：

按照如下公式确定系统压力调节阀的压力值：

ps＝k*max(p1，p2，……，pn)；

其中，ps为系统压力调节阀的压力值，k为设定的比例系数，k＞1，通常可以根据经验取值为1.1～2，max(*)表示从*中选出最大值，p1～pn为各个支路压力调节阀的压力值，n为支路压力调节阀的数量。

步骤104：根据各个支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的主泵的数量。

具体地，该步骤104可以包括：

获取支路压力调节阀的压力值和与支路压力调节阀连接的液压马达的功率值之间的对应关系；

根据对应关系确定各个支路压力调节阀的压力值所对应的液压马达的功率值；

根据各个液压马达的功率值，计算驱动系统的功率值；

根据驱动系统的功率值，确定启动的主泵的数量。

依据支路压力调节阀的压力值和支路压力调节阀对应的液压马达的功率值之间的对应关系，利用确定的各个支路压力调节阀的压力值，得到各个支路压力调节阀所对应的液压马达的功率值，进而计算出驱动系统的功率值，从而准确确定出启动的主泵的数量，避免浪费能源，而且整个过程可以由处理器独立完成，不需要工作人员进行繁琐的操作，处理方式简单方便。

在实际应用中，支路压力调节阀的压力值和与支路压力调节阀连接的液压马达的功率值之间的对应关系可以采用如下方式建立：

将主泵、系统压力调节阀、支路压力调节阀、液压马达、液压式潜液泵采用图1的方式连接，保持支路压力调节阀的进油口的压力值不变，逐渐增大或减小液压马达所连接的支路压力调节阀的阀口开度，并在每次调整之后测量支路压力调节阀的压力、液压式潜液泵的流量和液压式潜液泵的扬程；

采用如下公式计算液压马达的功率p马达：

p泵＝ρ×g×q×h÷3600÷η1；

p马达＝p泵÷η2；

其中，p泵为液压式潜液泵的功率，ρ为介质的密度，g为重力加速度，q为液压式潜液泵的流量，h为液压式潜液泵的扬程，η1为液压式潜液泵的效率，η2为液压马达驱动液压式潜液泵的效率；

基于同一支路上的支路压力调节阀的压力p支路和液压马达的功率值p马达，拟合出p支路和p马达的关系曲线。

需要说明的是，采用液压马达驱动液压式潜液泵动作时，在系统压力调节阀的阀口开度保持不变、主泵开启的数量和主泵出口的压力不变的情况下，支路压力调节阀的进油口的压力值保持不变，通过改变支路压力调节阀的阀口开度，可以调节支路压力调节阀的出油口的压力值。而支路压力调节阀的进油口的压力可以根据液压式潜液泵的额定功率确定，当支路压力调节阀的阀口开度达到最大时，液压式潜液泵在额定功率下工作。

在具体实现时，可以采用如下公式计算驱动系统的功率值：

p＝sum(p1，p2，……，pm)；

p’＝η*p；

其中，p’为驱动系统需要达到的功率值，p为驱动系统实际达到的功率值，η为功率损耗比例，sum(*)表示计算*之和，p1～pm为各个液压马达的功率值，m为支路压力调节阀的数量。

进一步地，可以按照如下关系式确定需要启动的主泵的数量：

p’＜x*ph＜a*p’；

其中，p’为驱动系统的功率值，x为需要启动的主泵的数量，ph为主泵的功率，a为设定的比例，如1.1～1.3。

通过限定下限，可以确保满足负载要求，同时通过限定上限，可以避免能源浪费。

步骤105：根据确定的需要启动的主泵的数量开启对应数量的主泵，调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值，且支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值。

可选地，该步骤105可以包括：

以设定时间为间隔，逐个对应数量的启动主泵；

在所有需要启动的主泵开启之后，调节系统压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值；

在系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值之后，调节各个支路压力调节阀，使支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值。

通过延迟启动主泵，可以避免主泵同时启动影响整体的稳定性。

在主泵启动之后，先调节系统压力调节阀，再调节各个支路压力调节阀，有利于快速满足液压系统的压力要求，满足原油外输需求。

在实际应用中，可以设置控制器确定并控制系统压力调节阀的压力值、以及各个支路压力调节阀的压力值，同时设置传感器检测系统压力调节阀的压力值，以及各个支路压力调节阀的压力值。控制器具体可以为可编程逻辑控制器(英文：programmablelogiccontroller，简称：plc)，传感器具体可以为液体压力传感器。

首先，传感器检测到系统压力调节阀的压力值并传输到控制器，控制器根据传感器检测到的系统压力调节阀的压力值与确定的系统压力调节阀的压力值之间的差值，调节系统压力调节阀的阀口大小，以使传感器检测到的系统压力调节阀的压力值变成与确定的系统压力调节阀的压力值一致。

然后，传感器检测到支路压力调节阀的压力值并传输到控制器，控制器根据检测到的支路压力调节阀的压力值与确定出的支路压力调节阀的压力值之间的差值，调节支路压力调节阀的阀口大小，改变支路压力调节阀的压力值，使支路压力调节阀的压力值与确定出的支路压力调节阀的压力值保持一致。

上述过程均由设备自动完成，无需人工操作，保证了液压式潜液泵的装卸效率。

在具体实现时，可以在所有需要启动的主泵开启之后，且液压式潜液泵刚开始工作时，将系统压力调节阀和支路压力调节阀的压力保持在一较低的状态，使液压式潜液泵低速运转3分钟，以确保液压式潜液泵工作的稳定性。然后再依次调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀的压力值，实现上述自动调节过程。

本发明实施例在接收包括需要启动的液压式潜液泵的压力要求值的原油外输指令之后，即可将各个液压式潜液泵的压力要求值确定为各个液压式潜液泵对应的支路压力调节阀的压力值，并根据各个支路压力调节阀的压力值，确定系统压力调节阀的压力值，同时根据各个支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的主泵的数量，最后根据确定的需要启动的主泵的数量开启对应数量的主泵，调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值，且支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值，整个过程都可以自动运行，不需要工作人员根据过往经验操作手柄，可以保证与液压式潜液泵负载匹配效果的稳定，而且操作简单，不存在损坏手柄的问题。

本发明实施例提供了一种液压式潜液泵的控制装置，图3为本发明实施例提供的液压式潜液泵的控制装置的结构示意图，参见图3，该控制装置包括：

接收单元201，用于接收原油外输指令，原油外输指令包括需要启动的液压式潜液泵的压力要求值；

支路压力确定单元202，用于将各个液压式潜液泵的压力要求值确定为各个液压式潜液泵对应的支路压力调节阀的压力值；

系统压力确定单元203，用于根据各个支路压力调节阀的压力值，确定系统压力调节阀的压力值；

主泵确定单元204，用于根据各个支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的主泵的数量；

控制单元205，用于根据确定的需要启动的主泵的数量开启对应数量的主泵，调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值，且支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值。

可选地，系统压力确定单元203可以用于，

从各个支路压力调节阀的压力值中选出最大值；

根据最大值和支路压力调节阀的压力与系统压力调节阀的压力之间的比例关系，计算系统压力调节阀的压力值。

可选地，主泵确定单元204可以用于，

获取支路压力调节阀的压力值和与支路压力调节阀连接的液压马达的功率值之间的对应关系；

根据对应关系确定各个支路压力调节阀的压力值所对应的液压马达的功率值；

根据各个液压马达的功率值，计算驱动系统的功率值；

根据驱动系统的功率值，确定启动的主泵的数量。

可选地，控制单元205可以用于，

以设定时间为间隔，逐个对应数量的启动主泵。

可选地，控制单元205可以用于，

在所有需要启动的主泵开启之后，调节系统压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值；

在系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值之后，调节各个支路压力调节阀，使支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值。

本发明实施例在接收包括需要启动的液压式潜液泵的压力要求值的原油外输指令之后，即可将各个液压式潜液泵的压力要求值确定为各个液压式潜液泵对应的支路压力调节阀的压力值，并根据各个支路压力调节阀的压力值，确定系统压力调节阀的压力值，同时根据各个支路压力调节阀的压力值，确定需要启动的主泵的数量，最后根据确定的需要启动的主泵的数量开启对应数量的主泵，调节系统压力调节阀和各个支路压力调节阀，使系统压力调节阀的压力值保持为确定的系统压力调节阀的压力值，且支路压力调节阀的压力值保持为确定的支路压力调节阀的压力值，整个过程都可以自动运行，不需要工作人员根据过往经验操作手柄，可以保证与液压式潜液泵负载匹配效果的稳定，而且操作简单，不存在损坏手柄的问题。

需要说明的是：上述实施例提供的液压式潜液泵的控制装置在控制液压式潜液泵时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的液压式潜液泵的控制装置与液压式潜液泵的控制方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。