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【摘要】数字化增压点改造技术将数字化控制技术与现场生产工艺结合,通过在管线及设备上增加远传仪表,流程上增加电动阀门,更换手动收球装置为自动收球装置,将离心泵更换为混输泵等改造,并且自主开发增压点改造自控系统PLC程序以及站控程序,在功能上实现了“油气混输、远程监控、流程自动切换”;在管理上实现了“将站点变成流程中的装置”,可以实现无人值守。主要創新点:开发了三种不同模式的改造技术路线;开发了数字化增压点流程改造技术;开发了数字化增压点自动控制PLC程序以及力控组态程序。
【关键词】数字化增压点 升级改造 自动控制 无人值守
1 数字化增压点升级改造总体技术
数字化增压点改造技术将数字化控制技术与现场生产工艺结合,通过在管线及设备上增加远传仪表,流程上增加电动阀门,更换手动收球装置为自动收球装置,将离心泵更换为混输泵等改造,并且自主开发增压点改造自控系统PLC程序以及站控程序,在功能上实现了“油气混输、远程监控、流程自动切换”;在管理上实现了“将站点变成流程中的装置”,可以实现无人值守。通过该技术的运用,将原“基本生产单元(增压点)管理”升级为“生产管理单元(作业区)管理”,由作业区直接管理油水井,实现数据流与业务流的统形成“一级半布站”新型生产管理模式。
3.1 PLC程序结构划分
数字化增压点实现的控制功能可分为五大块,每个程序块功能区分有严格的界。主程序的结构清楚明了,主程序里直接调用功能模块,每个功能模块是一个整体,只留出了参数的输入和输出接口,主程序调用时只需进行参数传递,每个功能块被调用后对输入值进行计算,执行完后重新回到主程序继续执行下面的程序。模块化编写的程序结构清楚,但程序执行过程较复杂,程序的可读性很强。
3.2 PLC模块程序的设计3.2.1 模拟量采集模块
模拟量采集模块主要完成现场模拟量采集和计算工作,通过AI模块把现场仪表的电流数值(通常为4到20毫安电流)采集到模块中并转换为6400到32000的通道裸数据,CPU根据编写好的程序对裸数据进行计算,将裸数据转换为现场的工程值。
3.2.2 流量计算模块
站点瞬时流量的采集有三种方法,一是通过采集脉冲数计算瞬时流量,二是通过采集模拟量来计算流量(通过模拟量模块计算),三是通过RS-485通讯直接读取瞬时流量和累积流量(通过MODBUS模块计算)。不管采用哪种方法都可以通过对应模块实现。
3.2.3 泵的启停控制模块
泵的启停控制模块主要实现输油泵或注水泵远程启动和停止,通过DO模块和继电器联动操作实现远程启动和停止,继电器的线圈正极端接到DO通道上,常开触头并连到启动按钮,常闭触头串接到停止按钮上。工作时,通道发生高电位信号来驱动继电器,继电器线圈在得电后常开触头闭合泵启动,常闭触头断开泵停止。
3.2.4 泵的变频输油控制
标准站点要实现连续输油,也就是说输油泵的转速随着罐液位的变化而变化,当液位高于设定值输油泵转速加快,当液位低于设定值时泵的转速减小,调整泵的转速目的是尽可能的保证罐液位趋于设定值,使用PID算法可以实现此功能。
3.2.5 MODBUS通讯模块
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
4 数字化增压点改造技术应用情况
数字化增压点改造技术在采油五厂麻黄山北作业区进行了该数字化新技术的先导性试验,实现了“油气混输、远程监控、流程自动切换”先进功能;姬六转已经完成数字化改造部分,数字化建设部分完成后即可接入姬五联中心管理。麻黄山北作作业区调控中心系统建设也已经完成,实现了姬五联所辖站点、油水井集中管理,同步运行,增加了标清远程视频会议系统的远程交互功能,生产与决策并举。通过以上改造,实现了采油厂员工从井场到增压点,最终到作业区的有序收缩,为优化劳动组织结构创造了条件。
参考文献
[1] 汪海燕.基于PLC变频控制在油田产生中的应用[J].安徽电子信息职业技术学院学报;2009,(06)
[2] 马铭.变频技术在恒压油田生产中的应用[J].安阳大学学报.2003,(03)
[3] 郭靖.长庆油田标准化增压点设计[J].石油工程建设,2010,(02)
【关键词】数字化增压点 升级改造 自动控制 无人值守
1 数字化增压点升级改造总体技术
数字化增压点改造技术将数字化控制技术与现场生产工艺结合,通过在管线及设备上增加远传仪表,流程上增加电动阀门,更换手动收球装置为自动收球装置,将离心泵更换为混输泵等改造,并且自主开发增压点改造自控系统PLC程序以及站控程序,在功能上实现了“油气混输、远程监控、流程自动切换”;在管理上实现了“将站点变成流程中的装置”,可以实现无人值守。通过该技术的运用,将原“基本生产单元(增压点)管理”升级为“生产管理单元(作业区)管理”,由作业区直接管理油水井,实现数据流与业务流的统形成“一级半布站”新型生产管理模式。
3.1 PLC程序结构划分
数字化增压点实现的控制功能可分为五大块,每个程序块功能区分有严格的界。主程序的结构清楚明了,主程序里直接调用功能模块,每个功能模块是一个整体,只留出了参数的输入和输出接口,主程序调用时只需进行参数传递,每个功能块被调用后对输入值进行计算,执行完后重新回到主程序继续执行下面的程序。模块化编写的程序结构清楚,但程序执行过程较复杂,程序的可读性很强。
3.2 PLC模块程序的设计3.2.1 模拟量采集模块
模拟量采集模块主要完成现场模拟量采集和计算工作,通过AI模块把现场仪表的电流数值(通常为4到20毫安电流)采集到模块中并转换为6400到32000的通道裸数据,CPU根据编写好的程序对裸数据进行计算,将裸数据转换为现场的工程值。
3.2.2 流量计算模块
站点瞬时流量的采集有三种方法,一是通过采集脉冲数计算瞬时流量,二是通过采集模拟量来计算流量(通过模拟量模块计算),三是通过RS-485通讯直接读取瞬时流量和累积流量(通过MODBUS模块计算)。不管采用哪种方法都可以通过对应模块实现。
3.2.3 泵的启停控制模块
泵的启停控制模块主要实现输油泵或注水泵远程启动和停止,通过DO模块和继电器联动操作实现远程启动和停止,继电器的线圈正极端接到DO通道上,常开触头并连到启动按钮,常闭触头串接到停止按钮上。工作时,通道发生高电位信号来驱动继电器,继电器线圈在得电后常开触头闭合泵启动,常闭触头断开泵停止。
3.2.4 泵的变频输油控制
标准站点要实现连续输油,也就是说输油泵的转速随着罐液位的变化而变化,当液位高于设定值输油泵转速加快,当液位低于设定值时泵的转速减小,调整泵的转速目的是尽可能的保证罐液位趋于设定值,使用PID算法可以实现此功能。
3.2.5 MODBUS通讯模块
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。
4 数字化增压点改造技术应用情况
数字化增压点改造技术在采油五厂麻黄山北作业区进行了该数字化新技术的先导性试验,实现了“油气混输、远程监控、流程自动切换”先进功能;姬六转已经完成数字化改造部分,数字化建设部分完成后即可接入姬五联中心管理。麻黄山北作作业区调控中心系统建设也已经完成,实现了姬五联所辖站点、油水井集中管理,同步运行,增加了标清远程视频会议系统的远程交互功能,生产与决策并举。通过以上改造,实现了采油厂员工从井场到增压点,最终到作业区的有序收缩,为优化劳动组织结构创造了条件。
参考文献
[1] 汪海燕.基于PLC变频控制在油田产生中的应用[J].安徽电子信息职业技术学院学报;2009,(06)
[2] 马铭.变频技术在恒压油田生产中的应用[J].安阳大学学报.2003,(03)
[3] 郭靖.长庆油田标准化增压点设计[J].石油工程建设,2010,(02)