摘要 :近年來(lái),由于改進(jìn)了開采開發(fā)工藝,采油站緩沖罐的處理液量從原來(lái)的 60 t 上升到 90 t,給罐內(nèi)液面控制帶來(lái)了更大的壓力。在這種情況下探究自控輸油技術(shù)的設(shè)計(jì)流程和實(shí)踐應(yīng)用就顯得十分必要。本文shou先就自控輸油技術(shù)原理進(jìn)行了概述,隨后分別從設(shè)備選型、設(shè)計(jì)流程、系統(tǒng)安裝等方面,就該自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝技術(shù)要點(diǎn)展開了簡(jiǎn)要分析,#后分析了自控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。O1N壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
在石油生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,采油站緩沖罐的作用主要是對(duì)原油進(jìn)行升溫,實(shí)現(xiàn)油氣分離。緩沖罐運(yùn)行過(guò)程中,為了防止發(fā)生冒罐或排空等情況,要求必須將罐內(nèi)液面維持在恒定水平,因此采取合理控制措施就顯得十分重要。
1 緩沖罐自控輸油的技術(shù)原理
工藝由液位傳感器,溫度傳感器,油罐液位變頻自動(dòng)控制儀,自動(dòng) / 手動(dòng)切換開關(guān),再配接采油站原有的緩沖罐、變頻器、輸油泵組成。
液位傳感器通過(guò)采集緩沖罐的液位高度,送往油罐液位變頻自動(dòng)控制儀,控制儀根據(jù)變頻曲線控制變頻器的輸出以調(diào)整輸油泵的轉(zhuǎn)數(shù),從而達(dá)到緩沖罐液面使緩沖罐液位保持在一定范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站自動(dòng)、連續(xù)、平穩(wěn)輸油。同時(shí)設(shè)置緩沖罐高低液位報(bào)警系統(tǒng)、輸油泵主軸溫度報(bào)警系統(tǒng)、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
2 采油站緩沖罐自控輸油技術(shù)的設(shè)計(jì)思路
2.1 技術(shù)要求
緩沖罐自控輸油系統(tǒng)具有組成設(shè)備多、調(diào)控要求高等特點(diǎn),為了保證整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行,同時(shí)盡可能降低整體成本,必須要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要,提前制定詳細(xì)的技術(shù)方案,明確具體的設(shè)計(jì)要求。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),緩沖罐自控輸油系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中應(yīng)滿足以下方面的要求 :其一,出于成本控制考慮,在對(duì)老舊系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造時(shí),要盡可能利用原來(lái)的一些儀器設(shè)備等,節(jié)約資源。其二,由于緩沖罐在后期使用中,液面一直是波動(dòng)變化的,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)置閾值范圍。當(dāng)罐內(nèi)液面高于或低于閾值時(shí),觸發(fā)報(bào)警,以便于值班人員從自動(dòng)控制切換為手動(dòng)控制。其三,自動(dòng)控制系統(tǒng)也有可能發(fā)生設(shè)備故障,為了避免出現(xiàn)排空問(wèn)題,應(yīng)設(shè)置應(yīng)急處理功能,一旦發(fā)生報(bào)警,立即暫停進(jìn)油,避免故障擴(kuò)大化。
2.2 設(shè)計(jì)流程
shou先,根據(jù)當(dāng)前采油站緩沖罐正常運(yùn)行工況,確定基準(zhǔn)液面。然后以該液面為參考,設(shè)置上下#大波動(dòng)范圍,例如將基準(zhǔn)液面 ±5 cm 作為安全范圍。其次,在緩沖罐內(nèi)安裝有多個(gè)微型傳感器。當(dāng)實(shí)際液面低于基準(zhǔn)液面 3 cm 時(shí),傳感器會(huì)將信號(hào)發(fā)送給控制單元,然后控制單元發(fā)送指令,控制閥門增加開度,增加進(jìn)液量,實(shí)際液面逐漸上升 ;當(dāng)實(shí)際液面超過(guò)基準(zhǔn)液面 3 cm 時(shí),傳感器同樣發(fā)送反饋信號(hào),控制單元減小閥門開度。按照上述自動(dòng)控制方式,保證了液面維持在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。#后,如果實(shí)際液面低于或高于基準(zhǔn)液面 5 cm,則發(fā)出報(bào)警。然后由當(dāng)值人員檢查導(dǎo)致液面升高、降低的原因,并采用人工干預(yù),使液面回歸正常。
2.3 主要設(shè)備
(1)液位采集使用在用的差壓變送器(輸出 4~20 mA,供電 24 V),選用相應(yīng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)為 4~20 mA 輸入 ;所在泵房?jī)?nèi)供電只能提供 220 V 供電,電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)供電需選為 220 V。(2)磁翻板液位計(jì)安裝的
液位變送器輸出應(yīng)為 4~20 mA,以滿足備用需要。(3)為了節(jié)約空間,盡量使用懸掛式或立體式的好立機(jī)柜,后期進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)或是故障排查都有一定的便利性。(4)蜂鳴器與傳感器配套使用,傳感器向控制中心反饋液面低位或高位信號(hào)后,蜂鳴器報(bào)警。(5)阻斷裝置,當(dāng)自控系統(tǒng)中部分電子元件發(fā)生故障導(dǎo)致液位異常后,阻斷裝置可以保護(hù)系統(tǒng),控制損失。
2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝
在完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)后,按照既定的安裝方案完成緩沖罐自控輸油系統(tǒng)的安裝工作。安裝過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注以下要點(diǎn):其一,在泵房的進(jìn)出口要安裝流程管線,其作用是方便對(duì)泵房所有的進(jìn)出線路進(jìn)行統(tǒng)一管理,減少了管線布設(shè)與維護(hù)的時(shí)間。在緩沖罐的進(jìn)出口要安裝電控閥門,可以根據(jù)控制指令調(diào)節(jié)閥門開度。其二,在液位控制系統(tǒng)中增加一個(gè)差壓變送器,當(dāng)檢測(cè)到自控系統(tǒng)中有電流或電壓異常信號(hào)后,自動(dòng)切斷自控系統(tǒng),提供雙保險(xiǎn)。其三,不同供電系統(tǒng)好立供電,其中 220 V電源在泵房?jī)?nèi),24 V 電源在值班室內(nèi)。這樣既可以避免線路交叉,又可以保障供電安全。其四,完成上述安裝任務(wù)后,還要進(jìn)行調(diào)試工作,例如人為調(diào)整液位高低變化,觀察報(bào)警系統(tǒng)是否正常運(yùn)行等。確定自控系統(tǒng)各項(xiàng)功能穩(wěn)定后,投入使用。
3 緩沖罐自控輸油技術(shù)的應(yīng)用效果
某采油站于 2016 年 6 月份開始對(duì)緩沖罐輸油控制工藝進(jìn)行升級(jí)改造,自控輸油系統(tǒng)投入應(yīng)用后,取得了顯著效益,總結(jié)如下。
3.1 實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、穩(wěn)定輸油
以往采油站緩沖罐的液位波動(dòng)范圍較大,根據(jù)工作記錄,液位波動(dòng)浮動(dòng)經(jīng)常在 10~20 cm 之間,一方面輸油不穩(wěn)定,另一方面也存在較高的安全隱患。而自控輸油技術(shù)投入運(yùn)行后,罐內(nèi)液位維持在(16±5)cm 之間,穩(wěn)定性良好。另外,為了體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的客觀性,從該套自控系統(tǒng)投入使用后,利用監(jiān)控設(shè)備每隔 1 h 自動(dòng)記錄一次液位變化,繪制罐內(nèi)液位變化曲線圖。從整體上來(lái)看,該曲線的波動(dòng)變化規(guī)律,且整體保持平穩(wěn)。
3.2 節(jié)能增效
在緩沖罐自控輸油系統(tǒng)中,變頻器發(fā)揮了重要作用。它能根據(jù)傳感器的反饋信號(hào),以及控制單元發(fā)出的指令,完成自動(dòng)微調(diào)。這樣既可以保證罐內(nèi)液位不會(huì)出現(xiàn)明顯的升降變化,同時(shí)又能夠增強(qiáng)輸油泵效。通過(guò)對(duì)比自控輸油系統(tǒng)應(yīng)用前后的泵效數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)在自控系統(tǒng)投入運(yùn)行后,泵效增加了約 11 個(gè)百分點(diǎn)。另外,在聯(lián)合站運(yùn)行中,還有一道加藥脫水工序。使用自控系統(tǒng)后,也減少了破乳劑的用量,節(jié)藥效果也比較明顯。如表 1 所示。
3.3 安全性提升
以往人工為主的罐內(nèi)液位調(diào)控方式,除了效率低外,還具有一定的安全隱患。例如一旦因?yàn)槿藶椴倏厥д`,或是故障損壞,導(dǎo)致罐內(nèi)液位異常變化,很有可能發(fā)生泄漏甚至是爆炸事故。而使用自動(dòng)控制輸油系統(tǒng)后,現(xiàn)場(chǎng)不需要安排技術(shù)人員,可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制的方式,在安全環(huán)境下完成對(duì)緩沖罐內(nèi)部液位高低變化的監(jiān)控。另外,即便是自控系統(tǒng)發(fā)生故障,也有阻斷功能,在安全環(huán)境下開展故障檢修,因此整體安全性也得到了大幅度的提升。
3.4 經(jīng)濟(jì)效益提升
緩沖罐自控輸油系統(tǒng)自投入以來(lái),平均日節(jié)電35.07 kWh,累節(jié)電 60 160 kWh,按照電費(fèi) 0.56 元 /kWh 計(jì) 算, 累 計(jì) 節(jié) 約 電 費(fèi) 3.47 萬(wàn) 元 ;平 均 日 節(jié) 氣1.024×104 m3,累節(jié)氣 122.88×104 m3,按照天然氣 0.58元 /m3 計(jì)算,累計(jì)創(chuàng)效 71.2704 萬(wàn)元 ;平均日節(jié)破乳劑0.825 t,累節(jié)藥 99 t,按照破乳劑價(jià)格 9 113 元/t 計(jì)算,累節(jié)約藥劑費(fèi) 90.2187 萬(wàn)元。綜合以上,節(jié)省三項(xiàng)費(fèi)用共計(jì) 164.9591 萬(wàn)元。
4 結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)化和智能化技術(shù)的運(yùn)用為采油站各項(xiàng)工作開展帶來(lái)了極大的便利。緩沖罐液位控制是關(guān)系到采油站生產(chǎn)效率的重要工序,自控輸油技術(shù)的運(yùn)用,保證了液位穩(wěn)定,實(shí)現(xiàn)了持續(xù)高效運(yùn)行,給采油站的效益提升起到了技術(shù)支持作用。采油站要結(jié)合自身情況,盡快做好自控輸油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,在節(jié)本增效、保障安全等方面發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。
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