田欣

（大慶油田第二采油廠工藝研究所，黑龍江 大慶 163000）

油田聯(lián)合站屬于原油生產(chǎn)流程之中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其自動(dòng)化的生產(chǎn)水平與管理水平與油田的生產(chǎn)效率息息相關(guān)，可有效促進(jìn)油田企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的增長(zhǎng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于聯(lián)合站生產(chǎn)流程之中不可或缺的重要組成部分，一般情況下，自動(dòng)控制回路的組成包括四個(gè)環(huán)節(jié)，其中任意一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障或者出現(xiàn)問(wèn)題以后，均會(huì)對(duì)回路的正常工作產(chǎn)生不利影響。系統(tǒng)投運(yùn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些故障，其會(huì)影響系統(tǒng)的閉環(huán)控制，對(duì)生產(chǎn)安全產(chǎn)生不利影響。可見(jiàn)，聯(lián)合站自動(dòng)控制系統(tǒng)在生產(chǎn)流程之中發(fā)揮著關(guān)鍵性效用，其與自動(dòng)回路的生產(chǎn)安全及正常運(yùn)行均產(chǎn)生著不利影響。當(dāng)前，我國(guó)聯(lián)合站自動(dòng)控制系統(tǒng)欠缺完善性，故障發(fā)生幾率較高，極易無(wú)法形成閉環(huán)控制，對(duì)安全生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響，所以，為保障自動(dòng)控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)運(yùn)行的正常性，聯(lián)合站工作人員必須將其作為工作的重要任務(wù)，努力完成。

1 故障檢測(cè)模型設(shè)計(jì)

人類以眼睛可對(duì)顯示世界之中存在的各種故障信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，為確保計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)并處理這些故障信號(hào)，就必須系統(tǒng)化的進(jìn)行故障信號(hào)的處理，將特征故障信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行物理世界的反應(yīng)的景象方式就是聯(lián)合站自控系統(tǒng)故障檢測(cè)方式。在計(jì)算機(jī)之中，采用矩陣及二維數(shù)組方式進(jìn)行聯(lián)合站自控系統(tǒng)故障的檢測(cè)，比如在一張L×R個(gè)不可分割成像點(diǎn)所形成的故障中，不同故障所反映的故障信號(hào)的強(qiáng)弱就是事故樹(shù)值，其可依靠L行及R列矩陣T進(jìn)行故障模型的給出。

1.1 投運(yùn)故障檢測(cè)處理

由于聯(lián)合站背景下，干擾因素較多，投運(yùn)故障檢測(cè)前，必須采用各種前置處理形式進(jìn)行故障的檢測(cè)處理。在前置處理過(guò)程中，可依靠中值濾波法對(duì)聯(lián)合站投運(yùn)故障檢測(cè)過(guò)程中所形成的離散奇異點(diǎn)噪聲進(jìn)行去除，該噪聲也有椒鹽噪聲之稱。開(kāi)展差分的結(jié)果為2副故障檢測(cè)之間存在差異性。依靠這一形式，可促進(jìn)聯(lián)合站投運(yùn)故障檢測(cè)中投運(yùn)信息的強(qiáng)化。研究人員采用模糊技術(shù)方式，可對(duì)聯(lián)合站故障檢測(cè)之中亮度干擾有效縮減，應(yīng)用最大的模糊熵可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)模糊閾值的去除，以此減少由于亮度不均勻所形成的干擾問(wèn)題。

1.2 自動(dòng)系統(tǒng)投運(yùn)檢測(cè)

開(kāi)展聯(lián)合站自控系統(tǒng)檢測(cè)過(guò)程中，最關(guān)鍵的為檢測(cè)故障邊緣故障。邊緣故障大都在差異性的事故樹(shù)緊鄰區(qū)域之中存在，邊緣故障方向與垂直方向與緊鄰的故障事故樹(shù)數(shù)值存在較大差異性，依據(jù)差異幅度的差異性，其主要以斜坡形狀和階躍形狀為常見(jiàn)的故障類型，其具體類型可見(jiàn)圖1所示。

圖1 邊緣故障常見(jiàn)類型

在理想的情況下，邊緣故障大都以階躍型為主，由于故障檢測(cè)收集及背景噪聲等因素的影響，會(huì)形成邊緣故障，邊緣故障交接位置會(huì)呈現(xiàn)漸進(jìn)過(guò)渡表現(xiàn)，其會(huì)導(dǎo)致邊緣故障位置形成事故樹(shù)斜坡，其導(dǎo)致斜坡邊緣故障的形成。屋頂型邊緣故障指的是兩個(gè)斜坡邊緣故障形成組合而形成的故障，但是兩個(gè)斜坡邊緣故障中間均存在一定尺寸的平滑過(guò)渡區(qū)域，故障檢測(cè)中，大都以粗邊緣故障為主要表現(xiàn)。

1.1 邊緣故障基本思想

邊緣故障檢測(cè)過(guò)程中，所應(yīng)用的基本思想大都為先依靠增強(qiáng)邊緣故障算子方式及故障檢測(cè)，開(kāi)展卷積計(jì)算，對(duì)邊緣故障進(jìn)行拉大處理后，形成與背景事故樹(shù)之間的差異性，進(jìn)而進(jìn)行閾值的定義，依據(jù)這一閾值，進(jìn)行邊緣故障背景的劃分。只是由于故障檢測(cè)會(huì)受到噪聲、采樣或者模糊等因素的影響，導(dǎo)致邊緣故障出現(xiàn)時(shí)，可能存在斷斷續(xù)續(xù)的表現(xiàn)。邊緣故障檢測(cè)過(guò)程中，不僅需要對(duì)邊緣故障進(jìn)行提取，還需要采取一定方式，對(duì)初始邊緣故障之中存在的噪聲進(jìn)行去除，進(jìn)行簡(jiǎn)短微弱邊緣故障的添加，并將邊緣故障連接成線條。

1.2 邊緣故障檢測(cè)流程

首先，開(kāi)展平滑性檢驗(yàn)，由于邊緣故障檢測(cè)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的噪聲干擾，所以在邊緣故障檢測(cè)之前，必須采取平滑算子的方式，過(guò)濾離散的奇異點(diǎn)，以此開(kāi)展故障檢測(cè)。

其次，進(jìn)行增強(qiáng)檢測(cè)，其可對(duì)與鄰域之中存在的事故樹(shù)差異較大的點(diǎn)與周邊事故樹(shù)的差異進(jìn)行提升的方式實(shí)現(xiàn)，一般情況下，可以采取算子的增強(qiáng)及故障檢測(cè)開(kāi)展卷積運(yùn)算方式實(shí)現(xiàn)。

最后，檢測(cè)，由于現(xiàn)實(shí)世界之中，必須對(duì)邊緣故障進(jìn)行考量，其必須依據(jù)相鄰點(diǎn)之間的顏色進(jìn)行故障判斷，開(kāi)展聯(lián)合站自控系統(tǒng)邊緣故障檢測(cè)的過(guò)程中，若是單一性的依靠事故樹(shù)特征進(jìn)行判定是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，由于相同的事故樹(shù)特征于邊緣故障之中的展示，人們大都以為其為噪聲故障，所以必須依靠多種形式對(duì)邊緣故障進(jìn)行鑒別。

1.3 故障檢測(cè)分割

一般的聯(lián)合站自控系統(tǒng)投運(yùn)故障檢測(cè)過(guò)程中，開(kāi)展無(wú)損故障檢測(cè)所占比例較高，實(shí)際拍攝環(huán)境之中，會(huì)受到各種干擾，導(dǎo)致原本的聯(lián)合站自控系統(tǒng)投運(yùn)故障無(wú)法被有效檢測(cè)，其并不具備明確對(duì)自控系統(tǒng)故障檢測(cè)特征進(jìn)行區(qū)分的能力，所以必須預(yù)先進(jìn)行故障檢測(cè)的處理，以對(duì)外界的干擾進(jìn)行排除。

開(kāi)展故障檢測(cè)過(guò)程中，事故樹(shù)直方圖可對(duì)各個(gè)事故樹(shù)級(jí)別故障比例進(jìn)行反應(yīng)。依據(jù)故障檢測(cè)處理角度分析，最理想的事故樹(shù)直方圖，指的是北京及目標(biāo)之間存在顯著的峰值，該直方圖大都為雙峰曲線。只需要進(jìn)行北京分界位置及目標(biāo)部位事故樹(shù)值的探尋，即可實(shí)現(xiàn)北京與目標(biāo)之間的分離，這一過(guò)程就是故障檢測(cè)分割。在實(shí)際狀況之下，導(dǎo)致故障檢測(cè)分割難度形成的原因主要包括：第一，形似目標(biāo)物干擾物的存在；第二，背景噪聲的存在；第三，故障檢測(cè)過(guò)程中亮度不均勻；第四，目標(biāo)在故障檢測(cè)過(guò)程中所占比例較小，導(dǎo)致無(wú)法直觀的展示理想事故樹(shù)直方圖。

2 自控系統(tǒng)現(xiàn)狀

當(dāng)前，油田采油廠大都采取聯(lián)合站形式進(jìn)行干預(yù)，聯(lián)合站建立過(guò)程中，其系統(tǒng)擴(kuò)容形式比較簡(jiǎn)潔，僅需要增設(shè)IO卡件，依靠系統(tǒng)組態(tài)即可實(shí)現(xiàn)，且聯(lián)合站運(yùn)行維護(hù)比較簡(jiǎn)便，由于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自動(dòng)化程度較高，僅需要對(duì)維護(hù)人員進(jìn)行簡(jiǎn)單化的培訓(xùn)即可開(kāi)展?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表大都為控制系統(tǒng)之中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的接入，其并未存在系統(tǒng)兼容性困擾問(wèn)題。但是聯(lián)合站自控系統(tǒng)運(yùn)用中，若是系統(tǒng)規(guī)模較大，將無(wú)法保障信號(hào)有效接入系統(tǒng)，無(wú)法確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，且由于自控系統(tǒng)應(yīng)用中，已建工程會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)上的通信模塊、操作站、CPU及電源模塊等產(chǎn)生制約，影響運(yùn)行，導(dǎo)致聯(lián)合站自控系統(tǒng)投運(yùn)故障時(shí)有發(fā)生。

以大慶油田為例，其中聯(lián)合站的數(shù)量共計(jì)8個(gè)，在自控系統(tǒng)投運(yùn)過(guò)程中，故障發(fā)生幾率較高，極易導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行閉環(huán)控制，對(duì)生產(chǎn)安全產(chǎn)生不利影響，合理采取應(yīng)對(duì)措施干預(yù)，可確保聯(lián)合站自控系統(tǒng)運(yùn)行的正常，有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3 故障發(fā)生原因分析

一個(gè)聯(lián)合站自動(dòng)控制回路的組成大都包括四個(gè)環(huán)節(jié)，其中任意一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障或者異常情況，將對(duì)自動(dòng)回路的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。

3.1 檢測(cè)單元故障發(fā)生原因

游離水脫除器界面調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)及電脫水器界面調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)可依靠射頻導(dǎo)納物位儀表得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前，采出液之中含有大量的聚合物硫化物，這一物質(zhì)應(yīng)用中，其會(huì)在油水界面上下20cm左右乳化帶位置存在，其會(huì)導(dǎo)致界面數(shù)值產(chǎn)生無(wú)規(guī)律性的變化。除此以外，由于電拖輸氣內(nèi)部電廠的干擾作用影響，其會(huì)對(duì)界面的檢測(cè)效果產(chǎn)生不利影響。

3.2 調(diào)節(jié)單元故障發(fā)生原因

由于不同聯(lián)合站來(lái)液存在差異性，且容器的容積也存在差異性，調(diào)節(jié)閥的響應(yīng)速度會(huì)受到PLC工控機(jī)輸出電流變化值的影響，控制參數(shù)比例值及積分制可對(duì)電流值變化量進(jìn)行決定，所以積分制及比例值選擇的不適當(dāng)性將對(duì)自控系統(tǒng)的投運(yùn)產(chǎn)生負(fù)面影響。

3.3 被控對(duì)象擾動(dòng)故障發(fā)生原因

分析游離水脫除器情況，其來(lái)液量變化較大及偏流問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，會(huì)導(dǎo)致游離水分離器無(wú)法與其內(nèi)部進(jìn)行穩(wěn)定界面的建立，若是系統(tǒng)的壓力值升高以后，則必須全部打開(kāi)總出口調(diào)節(jié)閥，在這種情況下，若是多臺(tái)游離水界面降低，則放水閥會(huì)呈現(xiàn)全部關(guān)閉的趨勢(shì)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)的壓力值進(jìn)一步提升。

3.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分故障發(fā)生原因

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥在系統(tǒng)控制中的應(yīng)用主要作用為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電氣閥門(mén)定位器為氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的最關(guān)鍵附件部分，若是風(fēng)線之中含有雜質(zhì)，則極易導(dǎo)致電氣閥門(mén)定位器氣路堵塞問(wèn)題的發(fā)生，導(dǎo)致無(wú)信號(hào)輸出問(wèn)題的形成，也會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)過(guò)小，對(duì)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥動(dòng)作產(chǎn)生不利影響。

4 故障發(fā)生的應(yīng)對(duì)措施

4.1 射頻導(dǎo)納物位儀表問(wèn)題

若是射頻導(dǎo)納物位儀表發(fā)生故障以后，首先，若是界面的數(shù)值未產(chǎn)生無(wú)線性的變化，則需要先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)，由自動(dòng)化向手動(dòng)化控制轉(zhuǎn)變，以確保容器內(nèi)液體沉降時(shí)間的延長(zhǎng)。若是界面值始終保持在一個(gè)數(shù)值以內(nèi)且并未發(fā)生改變情況下，或者該數(shù)值改變?yōu)樨?fù)數(shù)以后，則說(shuō)明潔面儀表出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，也可能是相關(guān)設(shè)備發(fā)生問(wèn)題；其次，為對(duì)電脫水器內(nèi)部電場(chǎng)干擾情況進(jìn)行消除，必須對(duì)射頻導(dǎo)納物位信號(hào)輸入端及地之間進(jìn)行電阻的連接，該電阻的阻值應(yīng)控制為1.5千歐，若是干擾信號(hào)發(fā)生突變的情況下，必須瞬間向干擾電壓相接地端傳送。

4.2 調(diào)節(jié)單元部分問(wèn)題

在PLC工控機(jī)內(nèi)部，進(jìn)行積分值及比例值的設(shè)置過(guò)程中，必須分析聯(lián)合站容器規(guī)格，分析聯(lián)合站的來(lái)液量，并采取湊試法進(jìn)行明確。

除此以外，由于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)大都為模擬信號(hào)，為確?？刂葡到y(tǒng)自身穩(wěn)定，需要在設(shè)定值上進(jìn)行檢測(cè)盲區(qū)的添加，若是檢測(cè)值在設(shè)定值范圍的盲區(qū)以內(nèi)的情況下，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)即可分析設(shè)定值與檢測(cè)值之間是否存在一致性，以降低調(diào)節(jié)閥誤動(dòng)作問(wèn)題的發(fā)生。

4.3 被控對(duì)象擾動(dòng)問(wèn)題

若是來(lái)液量不穩(wěn)定的情況下，需要將一部分游離水分離器的進(jìn)液閥只打開(kāi)一定的扣數(shù)，另一部分的游離水分離器的進(jìn)液閥必須全部打開(kāi)，其開(kāi)展的關(guān)鍵目的為依靠對(duì)前部分游離水的進(jìn)液量進(jìn)行調(diào)節(jié)的形式以對(duì)喉部分游離水液量的穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此有效降低跑油事故的產(chǎn)生，此時(shí)員工必須以手動(dòng)方式進(jìn)行控制，也可以重新進(jìn)行游離水脫除器界面值的設(shè)置。

針對(duì)二段式脫水聯(lián)合站來(lái)說(shuō)，若是一段系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥旁邊打開(kāi)一定扣數(shù)以后，或是系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉以后，則可能存在一定液量由一段位置向二段位置流入。

4.4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分問(wèn)題

風(fēng)險(xiǎn)雜質(zhì)極易對(duì)電氣閥門(mén)定位器氣路產(chǎn)生堵塞，必須在閥前進(jìn)行過(guò)濾裝置的安裝，以此確保閥門(mén)定位器的風(fēng)為清潔風(fēng)。

5 結(jié)語(yǔ)

為促進(jìn)聯(lián)合站自控系統(tǒng)投運(yùn)效率的提升，降低投運(yùn)時(shí)所形成的故障發(fā)生，必須構(gòu)建聯(lián)合站故障檢測(cè)系統(tǒng)模型，以此實(shí)現(xiàn)有效的系統(tǒng)故障檢測(cè)，依靠邊緣故障檢測(cè)方式，促進(jìn)故障檢測(cè)水平及故障綜合控制水平的提升。在此過(guò)程中，具有有限的故障預(yù)處理效用。若是原始條件比較差的情況下開(kāi)展故障檢測(cè)，即使開(kāi)展故障預(yù)處理后，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)有效的故障預(yù)處理分割效果，若是故障預(yù)處理中可對(duì)背景所產(chǎn)生的目標(biāo)干擾產(chǎn)生弱化，其會(huì)縮減故障檢測(cè)分割的實(shí)際難度。從聯(lián)合站實(shí)際故障情況分析，應(yīng)用聯(lián)合站故障激光檢測(cè)技術(shù)，可促進(jìn)聯(lián)合站信號(hào)故障控制及故障檢測(cè)能力的提升。