为了弥补原油被采出后造成压力损失,油田普遍利用注水系统把高压水流注入油层,以获得较高的采收率。地下油层具有随机性和突发性,大排量高压往复泵注水系统表现出高度的非线性、大迟滞、时变等特性。因此,实时监控注水系统的工作状态将直接影响到采油效率、经济效益、注水系统关键部件的使用寿命,开发一套智能可靠的监控系统,对于大排量高压往复泵安全生产具有重要意义。本课题以胜利油田某注水站的大排量高压往复泵注水系统为研究对象,研究内容概括起来主要有以下几个方面:(1)得出了大排量高压往复泵恒压注水系统数学模型。研究了变频调速技术恒压注水工作原理、节能原理,依次分析了注水系统关键部件的数学模型,得到了恒压注水系统的数学模型。(2)设计了大排量高压往复泵恒压注水控制算法。针对注水过程非线性、强耦合特性,首先搭建了一套恒压注水监控系统,得到了恒压控制耦合规律,以注水干压误差及其变化率作为输入变量,设计了模糊增益调整PID控制算法。通过仿真分析和恒压注水控制试验得出,模糊增益调整PID算法可保证干压控制误差小于0.1MPa。(3)开发了大排量高压往复泵智能监控系统。研究了注水系统关键部件多测点的监控方案,基于S7-200 PLC、组态王设计了分布式智能监控系统,实现了注水系统无人巡回且可视化监控的要求。(4)研究了大排量高压往复泵注水系统的通信。分析了监控系统通信的工作原理及技术,设计了主从PLC之间、人机交互界面与下位机之间不同的通信。并实现了声光报警和WEB发送,达到了异常报警停泵和监控界面网络共享的目的。