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自動(dòng)化控制系統(tǒng)在油田集輸泵站的應(yīng)用
（作者未知） 2010/6/25
摘要：針對(duì)油田集輸泵站生產(chǎn)操作和管理落后的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了自動(dòng)化控制系統(tǒng)。描述了Opto22 ME計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，以及它在集輸泵站分離器崗的應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果證明，該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、控制集輸處理過程中各生產(chǎn)部位的工藝參數(shù)，保證油氣集輸生產(chǎn)的安全進(jìn)行，優(yōu)化現(xiàn)場(chǎng)操作條件，提高生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：油田集輸泵站；自動(dòng)化控制系統(tǒng)；實(shí)時(shí)監(jiān)控；分離器；應(yīng)用
Keywords:Oilfield Pumping Station;Automation control system;
Real-time monitoring;Separator;Application
一、前言
勝利油田現(xiàn)河首站投產(chǎn)于1965年，作為一個(gè)老站，設(shè)備陳舊老化，事故率、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大的矛盾日益突出，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，集輸處理量不斷增加。由于監(jiān)測(cè)參數(shù)量多，以往靠人工檢測(cè)儲(chǔ)油罐液面、油水界面對(duì)盤庫不準(zhǔn)，手動(dòng)控制脫水器界面難度高，這些因素給首站生產(chǎn)操作和管理帶來很大困難。為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，使生產(chǎn)和管理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，根據(jù)首站現(xiàn)狀，2004年實(shí)施了集輸泵站的自動(dòng)化改造，并成功地用于集輸泵站的自動(dòng)化生產(chǎn)中。
二、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)介紹
（一）ME控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
根據(jù)首站現(xiàn)狀，采用美國Opto22公司的ME計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為首站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的骨干結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)采用上、下位機(jī)方式，在現(xiàn)場(chǎng)采用多級(jí)CPU進(jìn)行控制處理，各I/O模塊對(duì)輸入輸出信號(hào)能提供4000V的隔離，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、靈活性優(yōu)于其他系統(tǒng)。系統(tǒng)的上位機(jī)主要由工控機(jī)、控制軟件組成；下位機(jī)主要由控制器、智能板、I/O模塊組成。上位機(jī)與控制器通過100Mb/s以太網(wǎng)進(jìn)行通信，控制器與智能板通過RS485進(jìn)行串行通信，I/O模塊直接插在智能板上。控制軟件從上位機(jī)通過以太網(wǎng)下載至控制器。
該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：一是可靠性高、二是可維護(hù)性高、三是智能化、四是實(shí)用性強(qiáng)。
（二）ME控制系統(tǒng)構(gòu)成
站內(nèi)設(shè)有一套計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，分為兩級(jí)控制，上位機(jī)控制設(shè)在主控室，負(fù)責(zé)全站工藝流程數(shù)據(jù)管理，根據(jù)不同工藝流程，將控制崗位劃分為分離器崗、計(jì)量崗和外輸崗，每個(gè)崗位均設(shè)現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)一套，負(fù)責(zé)工藝流程顯示、數(shù)據(jù)采集與控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.現(xiàn)場(chǎng)控制單元
現(xiàn)場(chǎng)控制單元分布于聯(lián)合站的各個(gè)崗位，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和控制策略的實(shí)現(xiàn)，是智能聯(lián)合站的核心部件。其采集數(shù)據(jù)主要包括：每臺(tái)分離器的液位、入口壓力和溫度、出口匯管壓力和溫度、脫水泵房和外輸泵房的進(jìn)出口壓力、溫度、流量泵的電流和電壓、每臺(tái)流量計(jì)的來油溫度和壓力。
各控制單元和上位監(jiān)控站同時(shí)作為控制網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，能進(jìn)行高速對(duì)等通訊。ME控制系統(tǒng)采用的現(xiàn)場(chǎng)控制單元主控器為SNAP-LCM4 主控器，可支持串口、ARCNET、以太網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)多種通訊方式組合，滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。ME控制系統(tǒng)采用SNAP-B3000單元處理器，其主要功能是可完成和主控器之間的多種通訊方式，并對(duì)主控器的要求作出快速的響應(yīng)；實(shí)現(xiàn)I/0的智能化，處理簡(jiǎn)單的邏輯功能，對(duì)本單元的I/0點(diǎn)進(jìn)行定期掃描。
2.上位機(jī)監(jiān)控站
上位機(jī)監(jiān)控站可以通過組態(tài)構(gòu)成各種功能畫面，借助于這些畫面可以完成對(duì)生產(chǎn)過程的監(jiān)視及控制。它主要顯示參數(shù)總貌、工段、細(xì)目、趨勢(shì)、流程圖畫面、設(shè)備啟停狀態(tài)及PID調(diào)節(jié)功能、系統(tǒng)顯示畫面示意及各種報(bào)表功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)覆蓋了全部生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)環(huán)節(jié)，便于形成完整的實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，圖2和圖3分別為分離器區(qū)生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示畫面和工藝流程顯示畫面。
聯(lián)合站的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)進(jìn)入信息中心的數(shù)據(jù)庫中，通過分析軟件，可及時(shí)形成各類分析圖表。使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)頁瀏覽器可以對(duì)系統(tǒng)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)運(yùn)行情況、設(shè)備情況、計(jì)量數(shù)據(jù)、油氣產(chǎn)量等數(shù)據(jù)一目了然。
三、自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在分離器崗的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效益分析
（一）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例
實(shí)例1：2005年3月12日凌晨3點(diǎn)，操作人員發(fā)現(xiàn)1#分離器采油六隊(duì)的液位由原來的0.98mm降到0.65mm，壓力由0.28Mpa降到0.23Mpa，及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢查，排除了分離器的故障，經(jīng)過分析判斷，認(rèn)為是采油六隊(duì)的來液量減少，立即與采油六隊(duì)聯(lián)系。經(jīng)過巡線，發(fā)現(xiàn)是采油隊(duì)一個(gè)計(jì)量站的外輸管線穿孔。由于首站發(fā)現(xiàn)及時(shí)，使采油隊(duì)在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題解決問題，避免了場(chǎng)地污染等事態(tài)的擴(kuò)大。
（二）有助于操作人員準(zhǔn)確調(diào)節(jié)油氣分離器
油氣分離器工作的好壞，以分離質(zhì)量（未完，下一頁）
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