俞博洋
(大慶油田采油三廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所,黑龍江 大慶 163000)
陰保日常管理規(guī)定要求值班員工每天到現(xiàn)場(chǎng),抄錄一次陰保系統(tǒng)的輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位的數(shù)值,同時(shí)上傳到A5數(shù)據(jù)庫(kù)中,不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ),特別是當(dāng)保護(hù)電位不達(dá)標(biāo)時(shí),只有在現(xiàn)場(chǎng)抄錄數(shù)據(jù)時(shí)才能被發(fā)現(xiàn),無(wú)法保證被保護(hù)體的通電點(diǎn)電位始終在-850~-1200mV(CSE)之間。同時(shí)于值班員工對(duì)于陰保系統(tǒng)運(yùn)維水平有限,當(dāng)陰保系統(tǒng)保護(hù)電位不在-850~-1200mV(CSE)之間時(shí),只能做簡(jiǎn)單的記錄與上報(bào),不會(huì)進(jìn)行調(diào)節(jié),更無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。而且陰保日常管理規(guī)定要求每月對(duì)測(cè)試樁電位檢測(cè)一次,而檢測(cè)時(shí)需要用萬(wàn)用表和硫酸銅參比電極,而各采油礦、大隊(duì)萬(wàn)用表和硫酸銅參比電極配備不足,對(duì)測(cè)試樁電位檢測(cè)工作開展的不及時(shí),不準(zhǔn)確。
針對(duì)這些問題,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù),開展陰保數(shù)字化管理也是大勢(shì)所趨,目前部分采油廠已經(jīng)開始嘗試?yán)迷诰€監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)陰極保護(hù)進(jìn)行數(shù)字化管理。此次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可為我廠陰保數(shù)字化提供了推廣依據(jù),不光解決了陰保管理上的難題,而且提升了我廠陰保數(shù)字化管理水平。
(1)陰保系統(tǒng)通電點(diǎn)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸。陰保系統(tǒng)通電點(diǎn)電位是陰保系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的重要指標(biāo),要保證陰保系統(tǒng)通電點(diǎn)電位始終保持在850~-1200mV(CSE)之間,才能保證被保護(hù)體的防腐保護(hù)效果,利用電位遙測(cè)分機(jī)實(shí)現(xiàn)陰保系統(tǒng)通電點(diǎn)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸;
(2)陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸。陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位數(shù)據(jù)一般由值班員工每天到現(xiàn)場(chǎng),抄錄一次然后上傳到A5數(shù)據(jù)庫(kù)中,目前不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集,利用恒電位儀通訊控制器實(shí)現(xiàn)陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸;
(3)數(shù)據(jù)傳輸方式的選擇。LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種,是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸,采用LoRa傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸;
(4)對(duì)傳輸過來(lái)的陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位、通電點(diǎn)電位進(jìn)行分析處理,對(duì)陰保系統(tǒng)的恒電位儀進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
圖1
圖2
北二三注水站陰保系統(tǒng)是2018年11月投運(yùn),設(shè)備較新,故障少,便于遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控設(shè)備的安裝與調(diào)試,同時(shí)北二三注水站與隊(duì)部距離較遠(yuǎn),可以更好的測(cè)試傳輸效果,因此選擇北二三注水站進(jìn)行此次試驗(yàn)。安裝電位自動(dòng)遙測(cè)分機(jī)1套,實(shí)現(xiàn)了陰保系統(tǒng)通電點(diǎn)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸;在北二三注水站安裝恒電位儀通訊控制器1套,完成了陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位數(shù)據(jù)采集與傳輸;在北二三注水站隊(duì)部安裝電位自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)主機(jī)1套,進(jìn)行了對(duì)傳輸過來(lái)的陰保系統(tǒng)輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位、通電點(diǎn)電位分析處理;完成軟件安裝與調(diào)試,通過對(duì)數(shù)據(jù)分析處理,實(shí)現(xiàn)了陰保系統(tǒng)的恒電位儀數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
(1)工況溫度(采樣范圍:-50℃~80℃);
(2)陰保系統(tǒng)故障自動(dòng)判斷與自動(dòng)調(diào)節(jié)。
(1)工況溫度(采樣范圍:-50℃~80℃);
(2)實(shí)現(xiàn)陰保系統(tǒng)故障自動(dòng)判斷與自動(dòng)調(diào)節(jié)。
陰極保護(hù)自動(dòng)化方案集成了目前最新的通訊技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),通過電位自動(dòng)遙測(cè)分機(jī),自動(dòng)采集已實(shí)施陰極保護(hù)管道上采集點(diǎn)的數(shù)據(jù),根據(jù)遠(yuǎn)近點(diǎn)電位數(shù)據(jù)反饋回的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析,評(píng)估整條管道的陰極保護(hù)狀態(tài)是否正常,若不正常,通過自控通訊器調(diào)節(jié)恒電位儀輸出電流,優(yōu)化陰極保護(hù)的工作狀態(tài)。若通過自控通訊器無(wú)法調(diào)節(jié),則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警。本套系統(tǒng)一共包括電位自動(dòng)遙測(cè)分機(jī),恒電位儀通訊控制器,電位自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)主機(jī)三部分組成。
(1)電位遙測(cè)分機(jī)。遙測(cè)分機(jī)安裝在測(cè)試樁內(nèi),測(cè)試樁采用鋼質(zhì),設(shè)備在地下工作,工況環(huán)境穩(wěn)定,采用太陽(yáng)能供電,無(wú)需更換電池,可長(zhǎng)期工作10年以上,適宜4G、LoRa等通訊方式,采用鋼質(zhì)高測(cè)試樁,可維護(hù)性好,便于現(xiàn)場(chǎng)檢修,儀器采用防爆殼體,安全可靠,設(shè)備在地下工作,工況環(huán)境穩(wěn)定;
(2)恒電位儀通訊控制器。將恒電位儀的輸出電壓、輸出電流、保護(hù)電位數(shù)據(jù)采集出來(lái),通過LoRa通訊方式傳送到遙測(cè)主機(jī),通過主機(jī)中軟件處理,自動(dòng)調(diào)節(jié)恒電位儀保護(hù)電位數(shù)值,保證保護(hù)電位在-850~-1200mV(CSE)之間;
(3)數(shù)據(jù)傳輸采用LoRa通訊方式。LoRa是LPWAN通信技術(shù)中的一種,是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸。LoRa模塊是免費(fèi)的,沒有任何通訊費(fèi)用,不會(huì)產(chǎn)生其他費(fèi)用問題 ,免費(fèi)頻段包括433、868、915MHz。限定區(qū)域使用,可覆蓋油田區(qū)域,不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)外泄,安全可靠。遙測(cè)分機(jī)采集數(shù)據(jù)通過LoRa通訊方式發(fā)送給恒電位儀接收器,然后接收器發(fā)送給用戶端形成數(shù)據(jù),用戶端通過電腦的軟件后臺(tái)給恒電位儀控制器發(fā)送命令來(lái)進(jìn)行控制恒電位儀的電位來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控;
(4)電位自動(dòng)遙測(cè)系統(tǒng)主機(jī)。通過軟件可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析采集得到的數(shù)據(jù),進(jìn)行異常提示,并對(duì)異常自動(dòng)修復(fù)。對(duì)無(wú)法修復(fù)的異常,進(jìn)行報(bào)警。采用多項(xiàng)設(shè)計(jì)確保數(shù)據(jù)安全,下位機(jī)可儲(chǔ)存數(shù)據(jù),上位機(jī)具備數(shù)據(jù)備份盤與冗余電源。
通過陰保遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)陰保系統(tǒng)的全面自動(dòng)化管理,準(zhǔn)確有效的監(jiān)測(cè)陰保在管道、儲(chǔ)罐生命周期中的變化,為陰保效果評(píng)估做更充分的數(shù)據(jù)支持;通過監(jiān)控區(qū)域陰極保護(hù)整體工作狀態(tài),確保全部應(yīng)被保護(hù)設(shè)備長(zhǎng)期處于陰極保護(hù)的有效保護(hù)狀態(tài),監(jiān)控恒電位儀工作狀態(tài),并能夠根據(jù)末端電位數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整恒電位儀輸出電流,使陰極保護(hù)電位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求;通過系統(tǒng)中的專家診斷系統(tǒng),分析并給出處理意見,降低發(fā)現(xiàn)及解決故障的反應(yīng)時(shí)間。
陰保遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控智能系統(tǒng)在北二三注水站進(jìn)行試驗(yàn),實(shí)現(xiàn)了陰保系統(tǒng)的全面自動(dòng)化管理,準(zhǔn)確有效的采集恒電位儀的輸出電流、輸出電壓、保護(hù)電位的數(shù)值,同時(shí)采集到被保護(hù)體的通電點(diǎn)電位,根據(jù)通電點(diǎn)電位數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整恒電位儀輸出電流,使陰極保護(hù)電位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求;通過系統(tǒng)中的專家診斷系統(tǒng),分析并給出處理意見,降低發(fā)現(xiàn)及解決故障的反應(yīng)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了陰保系統(tǒng)的自動(dòng)采集、自動(dòng)調(diào)節(jié)。
陰保遠(yuǎn)傳遠(yuǎn)控智能系統(tǒng)可測(cè)量通電點(diǎn)電位,可節(jié)省一塊萬(wàn)用表和一個(gè)硫酸銅參比電極費(fèi)用。一塊福祿克F116c數(shù)字萬(wàn)用表單價(jià)為1625.97元,一個(gè)便攜式硫酸銅參比電極單價(jià)為75.21元??晒?jié)約1701.18元。
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展,陰保數(shù)字化管理也是大勢(shì)所趨。各采油廠已經(jīng)開始嘗試?yán)迷诰€監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)陰極保護(hù)進(jìn)行數(shù)字化管理。此次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為我廠陰保數(shù)字化提供了推廣依據(jù),不光解決了陰保管理上的難題,而且提升了我廠陰保數(shù)字化管理水平。