自動(dòng)化控制系統(tǒng)在油田泵站注水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析
【摘要】本文主要對(duì)注水站高壓注水離心泵的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與注水泵工況自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理、功能實(shí)際應(yīng)用的成果進(jìn)行了介紹。在該自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的作用下，可以使注水站的運(yùn)行得到有效的管理，注水泵機(jī)組也可以長(zhǎng)期有效地進(jìn)行安全可靠及高效地運(yùn)行，使泵站的設(shè)備管理水平明顯提高，且注水泵站也實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代化的管理，其經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【關(guān)鍵詞】油田注水 自動(dòng)化 控制系統(tǒng)
隨著我國(guó)各主力油田不斷發(fā)展，如何在注水開(kāi)發(fā)方面形成以注水為龍頭，加快注水的速度，保證注水的平穩(wěn)運(yùn)行等，這就對(duì)注水油田泵站提出了新的要求，而通過(guò)自動(dòng)化的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行水量的存儲(chǔ)、計(jì)量、注水等任務(wù)的控制，是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理
本注水站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在高壓注水站的運(yùn)行監(jiān)視與控制管理中運(yùn)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與智能傳感技術(shù)。油田泵系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)方式是集散式，上位機(jī)在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的作用下，進(jìn)行采集與管理數(shù)據(jù)，并提供人與界面，下位機(jī)基于PLC，使用在注水站中所設(shè)置的傳感器組、采集主機(jī)組與輔助設(shè)備等的各運(yùn)行信息，在PLC的作用下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，使現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)、就地控制的功能得以實(shí)現(xiàn)，使用的所有現(xiàn)場(chǎng)儀表都是智能儀表或者是能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送的標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)，信號(hào)直接與PLC相接。
2 介紹該系統(tǒng)的功能
本油田泵系統(tǒng)的檢測(cè)功能與調(diào)控功能都比較健全，主要有采集與處理注水站中每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，監(jiān)視與處理事件，具備人機(jī)對(duì)話、自動(dòng)調(diào)控、收集與記錄問(wèn)題數(shù)據(jù)等不同的功能。
2.1 采集與處理系統(tǒng)主要的監(jiān)控參數(shù)數(shù)據(jù)
本自動(dòng)化系統(tǒng)主要有兩大部分的監(jiān)控目標(biāo)，即機(jī)組參數(shù)與工藝參數(shù)。
機(jī)組參數(shù)：主要包含有注水泵的排量、平衡壓力、進(jìn)出口壓力、電機(jī)風(fēng)冷壓力、電機(jī)前后軸瓦溫度等等。
注水工藝參數(shù)：主要包含有來(lái)水的溫度、流量、來(lái)水的壓力、注水管網(wǎng)壓力、水罐液位等等。通常情況下，為了與注水量的變化相一致，按照實(shí)際所用的注水量，對(duì)泵出口閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，或者是通過(guò)變頻，進(jìn)行注水電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，以便與合理注水的要求相符。
由于不同類型的采集數(shù)據(jù)，對(duì)于注水泵的各工況參數(shù)，系統(tǒng)要及時(shí)的進(jìn)行采集，以便做出相對(duì)應(yīng)的處理[2]。
2.2 監(jiān)視與處理事件
對(duì)注水站動(dòng)態(tài)的全過(guò)程，系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，如果油田泵是處于不正常的運(yùn)行狀態(tài)，則會(huì)有聲光報(bào)警產(chǎn)生，主要有注水泵進(jìn)水壓力低報(bào)警、電機(jī)前后軸瓦溫度高限報(bào)警、風(fēng)冷低壓報(bào)警等等。且報(bào)警與報(bào)警處理分別對(duì)不同的報(bào)警進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)的設(shè)立，以便使報(bào)警信息得到區(qū)分，特殊情況下，需要停機(jī)待處理，使值班人員引起注意，從而按照所揭示的事故，快速進(jìn)行有效處理。
2.3 自動(dòng)調(diào)控功能
自開(kāi)啟油田泵時(shí)，對(duì)每個(gè)機(jī)泵的流量與軸功率都要進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，而且其出口的壓力與系統(tǒng)的壓力之差也是連續(xù)檢測(cè)，基于變化的壓差，使泵出口的開(kāi)度得到自行調(diào)節(jié)，直至與合理的壓力一致，從而使每個(gè)泵都運(yùn)行在良好的區(qū)域，進(jìn)而整個(gè)注水系統(tǒng)就達(dá)到了動(dòng)態(tài) 。
2.4 人機(jī)對(duì)話功能
系統(tǒng)還能夠提供最佳的人機(jī)界面，通過(guò)注水站的流程圖、實(shí)物圖、表格等各種各樣的形式，將電壓、電流、泵壓、風(fēng)冷壓及工礦區(qū)間、潤(rùn)滑油壓及機(jī)泵前后軸壓溫度等各物理量直觀形象的顯示出來(lái)，從而對(duì)于注水站所有設(shè)備的運(yùn)行情況，值班人員都能夠快速準(zhǔn)確的掌握，對(duì)于注水站的一些輔助設(shè)備，還可以實(shí)行控制盒操作。
2.5 收集記錄故障數(shù)據(jù)與管理歷史數(shù)據(jù)
對(duì)注水站發(fā)生運(yùn)行的數(shù)據(jù)及發(fā)生的事故等歷史數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)均可以保留下來(lái)，便于以后的查詢，而且設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間也可以有效統(tǒng)計(jì)，使設(shè)備在維修時(shí)有可靠的依據(jù)。
3 技術(shù)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果
3.1 機(jī)泵運(yùn)行更安全
對(duì)于注采設(shè)備而言，最重要的就是安全。一般一臺(tái)注水機(jī)泵的價(jià)值超過(guò)了50萬(wàn)元，如果有事故發(fā)生，則帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失是無(wú)可估量的。通過(guò)使用注水站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，可以使注水站的值班人員更快速地掌握設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)。
3.2 注水單耗大大降低，經(jīng)濟(jì)效益有效增加
系統(tǒng)主要是通過(guò)可編程組態(tài)軟件，且采用了系統(tǒng)壓力自建閉環(huán)調(diào)控的方法，從而使設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)調(diào)控實(shí)現(xiàn)。基于機(jī)泵的安全運(yùn)行，快速有效地對(duì)注水動(dòng)態(tài)的變化進(jìn)行調(diào)整，從而使泵始終運(yùn)行于最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)域，彌補(bǔ)了由于未進(jìn)行及時(shí)調(diào)整而出現(xiàn)的節(jié)流增大損失與閥門開(kāi)度減少等的情況，使注水單耗得到了有效的降低，增加了經(jīng)濟(jì)效益。
3.3 設(shè)備磨損減小，工人勞動(dòng)強(qiáng)度降低
油田泵閥啟閉的調(diào)節(jié)主要是變頻器，可以平緩地開(kāi)啟，使泵閥的使用期限延長(zhǎng)。整個(gè)注水站的機(jī)泵設(shè)備都是全方位的監(jiān)測(cè)保護(hù)，彌補(bǔ)了由于外界因素使突然損壞設(shè)備，此外，系統(tǒng)完善的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能與調(diào)控功能，能夠讓各崗位上的工人直觀了解全站的運(yùn)行情況，根本不用人工采集數(shù)據(jù)與調(diào)整，使工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。
4 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)采用該油田泵注水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，不僅達(dá)到了機(jī)組參數(shù)與注水工藝參數(shù)遠(yuǎn)程控制與檢測(cè)的目標(biāo)，而且數(shù)據(jù)的傳輸更可靠、精確，操作人員的數(shù)量也明顯減少，勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。該系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)使泵的效率增強(qiáng)，機(jī)組的損耗減少，較之于人工控制，系統(tǒng)節(jié)能超過(guò)了5%，使二次的采油成本降低，這對(duì)于有效挖掘老油田與油田注水系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件。以上就是關(guān)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)在油田泵站注水系統(tǒng)中的應(yīng)用分析。
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