Supreme Electrical Services​公司​使用​LabVIEW​与​NI RIO​技术,​构​建​油井​压​裂​泵​的​监​控​与​分析​解决​方案

Robert Stewart, CEO, Lime Instruments, LLC

"与​我们​先前​所​使用​的​基于​C​语言​的​程序​架构​相比,​LabVIEW​可​进行​更加​快速​的​软件​开发。​大​多数​C 语言​工程​师​要花 2 年​才能​完成​的​程序,​我们​仅​花了​几个​月​就​实现​了。​由于​节省​下​大量​时间,​我们​加快​了​产品​的​上市​速度,​与​同类​产品​相比​拥有​了​更大​的​竞争​优势。"

- Robert Stewart, CEO, Lime Instruments, LLC

挑战:

构​建​一个​高级​监​控​系统,​可​直接​固定​于​环境​恶劣​的​石油​供应​泵​上,​进行​传感器​数据​的​分析。

解决​方案:

使用​NI CompactRIO​与​NI​单​卡式​RIO​硬件,​搭配​NI LabVIEW​软件,​设计​出​油泵​监​控​系统,​在​油井​保养​的​应用​中,​监​控​循环​泵​的​操作​参数。

在 Supreme Electrical Services 公司,​我们​致力​要​成为​各​行业​中​最好的​控制​与​仪器​技术​的​整合​与​集成​商。​我们​的​目标​是​集成​最好的​现有​硬件​模​块,​使​系统​能​承受​最​恶劣​的​油田​环境。​我们​认为​NI​的​硬件​与​LabVIEW​软件​为​我们​的​应用​提供​了​最佳​的​解决​方案,​因此​使用​这​两​项​产品​作为​我们​控制​系统​的​核心​架构。

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之前​我们​考虑​过的​其它​硬件​解决​方案,​均​无法​达到​高速​I/​O 与​分析​功能,​以​获取​油井​压​裂​泵​的​瞬时​压力​峰值​和​振动​信号。​而​使用 CompactRIONI 单​卡式 RIO,​和 LabVIEW,​即可​利用​FPGA​对​数据​进行​快速​傅利叶​转换 (FFT) 分析,​从而​达到​最佳​的​解决​方案。

 

油井​监​控​系统

我们​的​油井​监​控​系统,​被​设计​用​来​在​操作​过程​中​监​控​重要​泵​元件​的​性能。​初阶​系统​目标​集中​在​监​控​井​喷​应用​中的​高压​压​裂​泵。​每​个​压​裂​单元​都有​1​个​高​马力​的​柴油引擎,​并​将​动力​传输​至​一个​3​重​或​4​重​泵。​引擎​与​传​动​系统​均​配备​了​电子​接口,​在​单元​工作​的​过程​中​监​控​重要​的​功能,​并​提供​诊断​信息。​引擎​和​传输​系统​通过​SAE J1939​通信​协议,​导出​它们​的​监​控​数据。

 

现在,​石油​行业​所​使用​的​泵,​只​包含​了​少数​几个​离散​传感器,​以​监​控​重要​的​操作​参数。​具有​代表性​的​被​监​控​参数​有:​流出​压力、​每​分钟​转​速、​润滑​油​压力​和​润滑​油​温度。​这些​参数​都​使用​独立​的​传感器​进行​测量,​并​通过​独立​的​信号​线​缆​将​数据​传​回​主​控制台。

 

我们​的​产品​除了​要​能​达到​上述​功能​之外,​还​要​能​监测​其他​更多​参数,​再​以​相同​的 SAE J1939 CAN​协议​将​数据​传​回​主​控制台。​而​系统​更​必须​要​能​发现​正常​操作​与​错误​情形​以外​的​数据​特性。​基于​这些​实​时​的​信息,​操作​人员​可​根据​来自​泵​的​实​时​性能​显示,​决定​是否​继续​操作。​因此​该​系统​可​降低​泵​发生​错误​的​次数​与​维护​成本。

 

 

以 CompactRIO 与 LabVIEW 达到​坚固耐用​的​部署

鉴于​以上​的​系统​需求,​最​适用​的​硬件​平台​非​CompactRIO​莫​属。​同时,​与​其他​软件​开发​环境​比较,​LabVIEW​还​可以​缩短​开发​周期。​LabVIEW​比​我们​先前​所​使用​的​基于​C​语言​的​编​程​开发​速度​提高​了​很多。​大​多数​C​语言​程序​员​需要​两​年​时间​开发​的​代码,​我们​只花​了​几个​月​就​全部​完成。​由于​节省​下​大量​时间,​我们​加快​了​产品​的​上市​速度,​与​同类​产品​相比​拥有​了​更大​的​竞争​优势。

 

我们​使用​LabVIEW 软件​平台,​对​CompactRIO​系统​中的​实​时​处理​器、​FPGA,​和​I/​O 接口​进行​编​程,​以​实现​对​石油​行业​中​常见​的​油井​维护​和​激励​设备​的​控制​和​监测。​我们​相信​模​块​化​I/​O​和​坚固​的​CompactRIO​系统​的​卓越​性能,​因为​它们​被​安装​在​移动​设备​上,​并​在​世界​各地​的​石油​管道​上​被​上下​拉​动​时,​都可以​承受​由此​产生​的​撞击​和​振动,​并​能​工作​在​较​宽的​温度​范围​之内。

 

LabVIEW​与​NI​硬件​的​开放​性​使得​它们​能​轻松​地​与​各种​传感器、​软件​和​协议​接口,​如​以下​所​列:


​• 传感器 – 压力​传感器、​电磁​式​拾​波​器、​数字​编码​器、​温度​传感器、​核能​密度计 、​电磁​流量​计、​Correollis​流量​计​等等

​• 软件 – 油管​疲劳​度、​井口​仿真​软件

​• 操作​系统 – Windows XP Embedded、​Windows CE、​Linux®

​• 工业​协议– SAE J1939、​J1587、​J1708;​Modbus;​Ethernet、​802.11;​PROFIBUS

 

以 NI 单​卡式​RIO 定制​的​分布​系统

由于​NI​单​卡式​RIO​的​精巧​体积​与​低价​位,​我们​看到​了​使用​它​为​客户​提供​解决​方案​的​巨大​价值。​有了​CompactRIO​和​NI​单​卡式​RIO,​我们​可以​提供​不同​平台​和​价​位​的​监​控​系统。

 

幸运​的是,​由于​有​标准​的​NI RIO​硬件​体系​和​LabVIEW,​我们​可以​轻松​快速​的​在 CompactRIO​和​NI​单​卡式​RIO​之间​进行​转换​和​无缝​集成。​NI​单​卡式​RIO​的​硬件​架构​与​CompactRIO​相同,​因此​不需要​大幅​修改​程序,​即可​在​NI​单​卡式​RIO​中​重复​使用​LabVIEW​程序。

 

NI 解决​方案​的​优点

我们​对于​NI​所​提供​的​高​品质​产品​和​技术​支持​感到​非常​满意。​NI​解决​了​我们​迫切​的​技术​问题,​并​协助​我们​完成​整个​应用。​从​技术​支持​工程​师​到​销售​工程​师​的​所有​NI 员工,​均​对​自己​的​产品​线​有​深入​的​技术​和​商业​层面​的​认识。​能​与​如此​专业​且​热心​的​团队​合作,​是​一段​愉快​的​经历。

 

作者​信息

如需​获得​此​用户​案例​的​更多​信息,​请​联系:
​Robert Stewart, 高级​副总裁
​Supreme Electrical Services 公司
R.Stewart@supreme-​electrical.com

 

作者​信息:

Robert Stewart, CEO
Lime Instruments, LLC

​ ​While our protoype monitoring system is built using CompactRIO, since CompactRIO and NI Single-​Board RIO have the same hardware architecture, we can switch easily between the two form factors without any major coding changes. ​
​ ​The goal of our product is to monitor several operating parameters and transmit that data back to the main control console. ​
​ ​Both the engine and the transmission come equipped with an electronic interface that monitors critical functions and provides diagnostic information as the unit is running. ​