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        聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)設(shè)計與性能分析

        2015-11-27 09:43:29彭立張欣中國石油工程建設(shè)公司北京設(shè)計分公司北京100101
        化工管理 2015年28期
        關(guān)鍵詞:界面工藝功能

        彭立 張欣(中國石油工程建設(shè)公司北京設(shè)計分公司,北京 100101)

        聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)設(shè)計與性能分析

        彭立 張欣(中國石油工程建設(shè)公司北京設(shè)計分公司,北京 100101)

        聯(lián)合站的油水分離工藝有電脫水器和游離水脫除器等,主要是通過手工操作完成,整理、記錄數(shù)據(jù)太過龐大,因此,對自動化油水分離系統(tǒng)設(shè)計的研究顯得十分必要,該系統(tǒng)主要由顯示操作程序和過程控制程序兩部分組成,通過編寫程序代碼建立人機互動界面,實時監(jiān)控控制系統(tǒng)運行狀態(tài),利用SLC500 PLC軟件模塊實現(xiàn)過程控制功能,該系統(tǒng)性能穩(wěn)定,操作方便,可實現(xiàn)對油水分離工藝整個過程進行監(jiān)控,并根據(jù)運行情況,進行實時調(diào)節(jié)運行參數(shù),在降低人員工作量的同時,確保油水分離處理工藝安全、穩(wěn)定地運行,顯著提高了工作效率。

        工藝流程;軟件編制;網(wǎng)絡(luò);自動化

        0 前言

        目前,大部分油田原油已經(jīng)發(fā)展到高含水階段,而油水的分離主要采取的是沉降脫水和復(fù)合電脫水兩種技術(shù)手段。聯(lián)合站的油水分離工藝包括:電脫水器和游離水脫除器等,主要是通過手工操作完成,數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)記錄太過龐大,這種大數(shù)據(jù)量的工作,一旦一個環(huán)節(jié)處理不當就會出現(xiàn)較大差錯。為了提高工作效率,降低數(shù)據(jù)整理、記錄過程中出錯概率,對油水分離自動化系統(tǒng)進行了探索性的設(shè)計,通過對該系統(tǒng)的應(yīng)用,實現(xiàn)在人機互動界面上,用更加直觀形象畫面來監(jiān)視處理工藝整個過程,用自動化的控制系統(tǒng),來維護、調(diào)節(jié)聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)運行參數(shù),確保油水分離處理工藝的順利進行[1]。

        1 油水分離工藝

        按照工藝流程劃分,可將油水分離系統(tǒng)分為:①游離態(tài)水脫除區(qū),②原油加熱區(qū),③復(fù)合電脫水區(qū),④凈化油輸出區(qū)等4個部分[1-2],如圖1 所示。

        圖1 油水分離工藝圖

        2 油水分離工藝系統(tǒng)總體框架設(shè)計

        油水分離工藝核心要求:由總控室自動監(jiān)控各工作區(qū),通過工作區(qū)來實時監(jiān)控油水分離各個環(huán)節(jié)儀器設(shè)備的運行狀態(tài),與正常狀態(tài)下的系統(tǒng)運行參數(shù)作對比,及時更新調(diào)節(jié)系統(tǒng)處理運行參數(shù),實現(xiàn)對油水分離工藝系統(tǒng)控制的目的。

        在該系統(tǒng)中,上位機主要采用工控機,用RockWell Automation的SLC500 PLC來實現(xiàn)下位機的功能,DH+網(wǎng)連接上位機和下位機,組成總線通信。64個Device Net網(wǎng)絡(luò)節(jié)點,支持I/O和熱插拔,Device Net網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容易擴展,布線較為方便,可實現(xiàn)在線維護網(wǎng)絡(luò)儀器。通過SLC500 PLC的輸入、輸出功能,維護電脫水區(qū)、加熱區(qū)的儀器正常運行,Device Ne和FlexIO功能主要是實現(xiàn)對游離水區(qū)工藝運行壓力和油水混合液位調(diào)整。凈化后的原油向外輸出環(huán)節(jié),利用變頻器自動控制和調(diào)節(jié)輸出油量,監(jiān)控外輸設(shè)備運行狀態(tài)[3]。

        3 程序設(shè)計與性能分析

        該套控制系統(tǒng)主要由顯示操作程序和過程控制程序兩部分組成。顯示操作程序功能主要通過上位機和人機接口界面來實現(xiàn),通過上位機編制程序代碼實現(xiàn)顯示控制功能,將運行參數(shù)數(shù)據(jù)自動生成圖表、報告等;通過Panel-Builder軟件編制顯示界面和控制程序,完成油水分離自動化運行過程中顯示操作程序功能,對油水分離處理工藝運行參數(shù)實時監(jiān)控。其中,利用SLC500模塊來實現(xiàn)過程控制功能,主要是隨時采集并記錄油水分離運行參數(shù),并進行分析和預(yù)處理[3-4]。

        3.1 顯示操作

        (1)上位機組態(tài)軟件,即:RSView 32TM軟件,提供單位:羅克韋爾軟件公司,編寫程序代碼建立人機互動界面,主要是對油水分離環(huán)節(jié)進行監(jiān)控,維護工藝正常運行,對油水分離工藝參數(shù)進行采集,將采集的數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為PLC可以處理的格式,觀察并檢視油水運行參數(shù)是否合理,否則,做相關(guān)調(diào)整,在數(shù)據(jù)采集程序中一般會加入濾波程序,主要是為了降低不同干擾源的干擾,降低出錯率。

        (2)其他功能模塊。油水分離工藝運行偏差報警系統(tǒng)、人機友好界面監(jiān)視系統(tǒng)以及手自切換調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)等等,此外,還包括對油水分離運行歷史數(shù)據(jù)記錄和歸納、運行參數(shù)圖件報表打印等功能。將處理工藝圖導入Panel-Builder程序中,充當PanelView的背景顯示,可實現(xiàn)工作站與監(jiān)控室畫面一致,有效避免了漢字顯示不靈活或圖形帶來的偏差,更形象、具體、直觀對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控和參數(shù)變量控制[4-5]。

        (3)在油水分離過程中,工藝參數(shù)包括:液面高度、運行壓力、輸出流量、運行溫度、油水界面以及閥門開度等,主要通過顯示操作程序,來直觀、具體地顯示出來,根據(jù)參數(shù)運行狀況,有針對性地對相關(guān)偏差參數(shù)進行調(diào)整和重新設(shè)置。如在處理過程中出現(xiàn)事故,報警系統(tǒng)會及時拉響,并啟動防范處理預(yù)案程序。報警系統(tǒng)顯示綠色,表示油水分離工藝運行狀態(tài)正常;報警系統(tǒng)顯示紅色時,油水分離工藝環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯,報警聲音提示,預(yù)防應(yīng)急措施啟動,對相應(yīng)環(huán)節(jié)參數(shù)和工藝進行調(diào)整,待恢復(fù)正常運行狀態(tài),報警系統(tǒng)恢復(fù)顯示綠色。

        3.2 過程控制

        (1)過程控制主要功能:數(shù)據(jù)采集、調(diào)節(jié)以及報警系統(tǒng)。通過軟件輸入模塊實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集,油水分離參數(shù)信號格式轉(zhuǎn)化,工藝參數(shù)(壓力、溫度、油水界面)進行實時監(jiān)控,PID實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥控制,PI控制器調(diào)節(jié)油水界面高度,PID控制調(diào)節(jié)運行壓力[3-5]。

        (2)油水分離工藝過程中,出現(xiàn)異常狀況時,報警系統(tǒng)會自動進行預(yù)警處理,分為報警上限和報警下限,報警系統(tǒng)設(shè)置紅、黃、綠三種警示燈,一旦油水分離工藝在運行過程中出現(xiàn)偏差,報警系統(tǒng)立即響應(yīng),根據(jù)報警信號以及級別,應(yīng)急系統(tǒng)及時進行相應(yīng)調(diào)整,主要是在偏差環(huán)節(jié)進行運行參數(shù)數(shù)據(jù)的修正和調(diào)整,穩(wěn)定油水分離工藝安全進行,例如:油水分離工藝輸出端壓力出現(xiàn)異常,系統(tǒng)運行偏離正常軌道,報警系統(tǒng)及時響應(yīng),并會快速識別出錯環(huán)節(jié)與位置,系統(tǒng)進行運行參數(shù)的判斷和分析,采取相應(yīng)的處理措施:提高閥門開度、加快變頻轉(zhuǎn)速,該套系統(tǒng)的采用有效降低事故的發(fā)生概率,避免相關(guān)設(shè)備損壞,確保油水分離系統(tǒng)正常運行工作。

        圖2 油水分離工藝系統(tǒng)設(shè)計過程控制程序

        4 結(jié)語

        聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)主要是根據(jù)現(xiàn)場油水分離工作需求來設(shè)計,目的是維護油水分離作業(yè)正常運行,以及監(jiān)視相關(guān)設(shè)備運行狀態(tài),避免事故損壞。其一,該系統(tǒng)考慮的工藝參數(shù)繁多,對運行參數(shù)的調(diào)節(jié)主要是通過PID調(diào)節(jié)器來實現(xiàn);其二,完善的系統(tǒng)功能,使得處理工藝流程界面化、形象而具體;其三,該系統(tǒng)對運行數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時采集和格式轉(zhuǎn)化,降低了數(shù)據(jù)出錯率以及工作量,根據(jù)運行參數(shù)數(shù)據(jù)繪制的相關(guān)報表,可以直觀掌握油水分離系統(tǒng)運行狀態(tài);最后,Device Net網(wǎng)絡(luò)節(jié)點容易擴展,布線較為方便,可實現(xiàn)在線維護網(wǎng)絡(luò)儀器,該系統(tǒng)功能以及性能均適應(yīng)油水分離自動化要求。該系統(tǒng)的投入使用,能顯著降低工作量,縮短數(shù)據(jù)處理時間,而且能實時監(jiān)控油水分離各個環(huán)節(jié)設(shè)備的運行狀況,顯著提高工作效率,維護油水分離過程的順利進行。

        [1]任長江.油田聯(lián)合站控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2008,(07):205-209.

        [2] Yang Y,Zhang X, Wang Z. Oilfield produced water treatment with surface-modified fiber ball media filtration[J].Water Science and Technology,2002,46(12):165-170.

        [3]涂乙,吳萌,管麗,等.注水開發(fā)油田結(jié)垢影響因素的分析與研究[J].油氣儲運,2010,29(2):97-99.

        [4]官英雙,趙希人,于秀萍.自動化控制系統(tǒng)在聯(lián)合站的應(yīng)用[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用,2008,28(5):406-409.

        [5]賁艷波.PLC在油水分離控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].油氣田地面工程,2013,32(5):78-79.

        彭立(1972-),男,河南信陽市人,工程師,1996年畢業(yè)于大慶石油學院石化系化學工程專業(yè),主要從事海內(nèi)外油氣田地面工程設(shè)計工作。

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