油田熱注鍋爐新式自動(dòng)化控制問題研究

（遼河油田公司金馬油田開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010）

油田熱注鍋爐新式自動(dòng)化控制問題研究

黃盛華

（遼河油田公司金馬油田開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010）

熱注鍋爐是我國稠油生產(chǎn)過程中不可或缺的重要設(shè)備之一。本文對(duì)設(shè)計(jì)新式自動(dòng)化控制的熱注鍋爐及其設(shè)計(jì)中存在的問題進(jìn)行了相應(yīng)的論述。

油田開采；熱注鍋爐；熱力采油工藝；自動(dòng)化控制系統(tǒng)

近年來，隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的老式熱注鍋爐因?yàn)槿肆ν度脒^多，后期也不便于升級(jí)，所以新式的以計(jì)算機(jī)控制為核心的新型熱注鍋爐在石油工業(yè)中的應(yīng)用也顯得更加的迫切和重要。

原油主要是借助于蒸汽的作業(yè)來實(shí)現(xiàn)稠油的開采和生產(chǎn)，其實(shí)現(xiàn)的主要設(shè)備也就是熱注鍋爐，其通過熱注鍋爐產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，將高壓蒸汽注入原油池中后，蒸汽和產(chǎn)生的熱水可降低原油的粘度并使其流入原油池中，隨后被泵抽到地面。在傳統(tǒng)的控制方法中，因?yàn)殚_啟設(shè)備都是靠人為的操作來完成，所以人為的因素非常大，造成系統(tǒng)的輸出不穩(wěn)定，蒸汽的壓力和溫度不能很好的穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，從而造成不能很好地完成生產(chǎn)。而通過依靠強(qiáng)大計(jì)算機(jī)和一系列的傳感器組成的新式熱注鍋爐，僅僅依靠電力就能很好的完成整個(gè)工作，系統(tǒng)的壓力和溫度傳感器的高精度和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的快速性，能更加敏捷，可靠，高效的完成傳統(tǒng)作業(yè)熱注鍋爐設(shè)備依靠高級(jí)技術(shù)工人才能完成。

1 油田熱注鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

在實(shí)際的熱注鍋爐系統(tǒng)控制過程中，為保證油田熱注鍋爐系統(tǒng)的安全和可靠性運(yùn)作，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，作為設(shè)計(jì)部門，首先要根據(jù)當(dāng)?shù)赜吞锏墓に?，結(jié)合當(dāng)?shù)匦枨?，針?duì)性的進(jìn)行系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過對(duì)熱注鍋爐運(yùn)行過程中出現(xiàn)的各種需要進(jìn)行檢測(cè)的參數(shù)配置相應(yīng)的傳感器，一般有壓力、流量、溫度傳感器，把現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)傳遞到控制機(jī)構(gòu)，再對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理以后，就可以控制相應(yīng)的閥門動(dòng)作，從而控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在實(shí)際的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，尤其要考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，及其相應(yīng)的報(bào)警、自診斷、聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。另外，還要充分考慮系統(tǒng)的可維護(hù)性、可靠性、可操控性、簡(jiǎn)易性以及系統(tǒng)信息的備份和恢復(fù)，為后期的系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，為后期的方便維護(hù)和保養(yǎng)打好基礎(chǔ)，從而最大程度的保證熱注鍋爐的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，節(jié)約人力，財(cái)力，為石油企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 熱注鍋爐的控制難點(diǎn)

高壓蒸汽是由特制的蒸汽鍋爐產(chǎn)生的，然而監(jiān)測(cè)和控制蒸汽的質(zhì)量指標(biāo)—蒸汽干度顯得非常有難度，因?yàn)檫m合提取原油的最佳蒸汽干度是72%，如果高于72%則會(huì)造成能源的浪費(fèi)；如果低于72%則蒸汽的溫度不夠，不足以化解原油。在以往蒸汽干度的測(cè)量是通過人工化驗(yàn)鍋爐進(jìn)水和冷凝水的耗酸值然后查表得到，但是由于人為的因素過大，管理的不到位，往往造成測(cè)量的數(shù)據(jù)隨機(jī)性很大，系統(tǒng)的輸出指標(biāo)有較大的波動(dòng)，造成燃料的浪費(fèi)，蒸汽輸出質(zhì)量也不能很好的保證。一般在自動(dòng)控制的熱注鍋爐中，可以采用相應(yīng)的算法，通過自動(dòng)控制系統(tǒng)的蒸汽壓力、溫度、干度和給水流量等參數(shù)，采用現(xiàn)代的多變量控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整空氣和燃料的比例，提高燃料的燃燒效率，從而節(jié)能，節(jié)約人力、資源和資金。

3 典型熱注鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成

一般的熱注鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖1所示，控制方式一般都是計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成整個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化操作，PLC+可編程終端-觸摸屏+工控機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)。其中，溫度傳感器負(fù)責(zé)采集蒸汽的溫度，壓力傳感器能及時(shí)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的壓力狀態(tài)，PLC通過對(duì)采集進(jìn)來的信號(hào)進(jìn)行處理，根據(jù)蒸汽壓力、溫度等參數(shù)的匹配，就能自動(dòng)的控制流量調(diào)節(jié)閥等部件的動(dòng)作，從而閉環(huán)的調(diào)節(jié)蒸汽的溫度、壓力等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，在可編程終端上，能顯示系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)，電子化儀表，在現(xiàn)場(chǎng)也可以布局現(xiàn)場(chǎng)的壓力溫度計(jì)，方便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的了解，其中通過PLC和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和PLC的實(shí)時(shí)通信，操作人員就可以對(duì)熱注鍋爐進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)時(shí)的對(duì)需要采集的信號(hào)進(jìn)行記錄，憑借強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟件的支持，系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行，系統(tǒng)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，對(duì)需要的數(shù)據(jù)也可以通過打印機(jī)打印出來，以備后查。

圖1 典型熱注鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成

通過對(duì)自動(dòng)控制的油田熱注鍋爐控制系統(tǒng)的典型剖析，可以看出，自動(dòng)控制系統(tǒng)技術(shù)含量高，操作簡(jiǎn)單。能實(shí)現(xiàn)蒸汽干度的測(cè)量與顯示，能動(dòng)態(tài)的自動(dòng)的進(jìn)行火量調(diào)節(jié)、水量調(diào)節(jié)、送風(fēng)量調(diào)節(jié)等參數(shù)。通過對(duì)各個(gè)變量的優(yōu)化和合理調(diào)整，即方便了操作，又最大程度的利用了電能，使得油田熱注鍋爐能平穩(wěn)、安全的運(yùn)行。

結(jié)語

熱注鍋爐是油田開采生產(chǎn)中熱力采油工藝中的一個(gè)重要設(shè)備，對(duì)于油田開采生產(chǎn)發(fā)展有著較為突出的作用和影響。自動(dòng)控制的熱注鍋爐的投入使用，可以有效的保證油田的有效開采。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其帶來的智能化，自動(dòng)化，更加可靠的操作，更加便捷的控制，更加少的人力和資源的有效利用，正在逐漸改變著傳統(tǒng)的原油開采設(shè)備體系，隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐開采生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍，今后的原油開采將變得更加有效和迅速。

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