原油自動取樣裝置

張忠堅 廣西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 裝置功能

PLC即可編程邏輯控制器，這種控制器的發(fā)展得益于微機(jī)控制器和順序控制器的出現(xiàn)，其核心為微機(jī)處理，主要作用為實施數(shù)字控制。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，PLC以高可靠性、較小的體積，實現(xiàn)控制程序的在線修改以及能夠?qū)嵤┻h(yuǎn)程通信等優(yōu)點而得到了廣泛應(yīng)用。在具體應(yīng)用上，PLC可以實現(xiàn)邏輯和順序運算，計時和計數(shù)等指令的存儲，通過模數(shù)輸入和輸出進(jìn)行生產(chǎn)過程的控制。將PLC應(yīng)用于遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)自動裝置中，原油管線自動取樣裝置能夠從流過管線的液態(tài)原油中每隔規(guī)定的時間或規(guī)定的流量自動提取具有較高代表性的試樣。在采樣過程中，輸送油品質(zhì)量、過濾器的過濾效果以及控制器的運行狀態(tài)都會對系統(tǒng)造成影響，如造成采樣完后的系統(tǒng)閥門關(guān)閉不到位，管線中依然有原油流出。

自動取樣裝置主要包括取樣控制器、油路循環(huán)系統(tǒng)、樣品接受器等。這些部分共同作用，最終完成設(shè)定原油的取樣。對于PLC取樣控制系統(tǒng)來說，其重點在于對系統(tǒng)進(jìn)行編程，通過PLC給出信號，用以控制現(xiàn)場取樣的動作。

2 裝置設(shè)計及組成

PLC控制的原油自動取樣裝置的設(shè)計是依據(jù)原油管線的工作情況，在事先設(shè)定的采樣周期下，自動在管線中提取原油試樣，完成自動取樣動作。該裝置提高了原油試樣的代表性，有利于油品分析的準(zhǔn)確性。裝置包括PLC控制部分、循環(huán)系統(tǒng)、保障系統(tǒng)等。圖1為PLC控制的原油自動取樣裝置的結(jié)構(gòu)。

驅(qū)動泵受定時觸發(fā)器的控制而運作，管線內(nèi)的原油被抽取出來，可在循環(huán)管路中實現(xiàn)循環(huán)，能夠保證所提取的試樣具有較高的代表性，保證試樣與原油管線中的油品具有相同的性質(zhì)。對于驅(qū)動泵來說，由于原油取樣器的運行是連續(xù)的，要盡量減少油品循環(huán)中的動密封點，這就給驅(qū)動泵提出了較高的要求。相比較而言，磁力泵不會出現(xiàn)密封點，具有較高的密閉性，因此可以選擇不銹鋼磁力泵為取樣回路提供動力，保證油樣具有較高代表性。另外，為了保證磁力泵的正常運行，在其前面需要設(shè)置相應(yīng)的過濾器。

圖1 PLC控制的原油自動取樣裝置結(jié)構(gòu)

保障系統(tǒng)包括伴熱保溫系統(tǒng)和應(yīng)急裝置系統(tǒng)。系統(tǒng)在正常工作環(huán)境下，由于原油取樣過程更替的速度很快，不需要伴熱。在初冬季節(jié)，系統(tǒng)啟動時原油溫度會影響到取樣，需在取樣回路中添加相應(yīng)的防爆電熱帶，保證原油在管線中具有較好的流動性。另外，在設(shè)計時，輸送的油品質(zhì)量和過濾器的過濾效果都會影響到最終的取樣結(jié)果，需要在取樣容器上安裝重量監(jiān)控設(shè)施。當(dāng)取樣裝置中出現(xiàn)故障同時又無法快速停止工作時，監(jiān)控設(shè)施的警示燈會亮起，電磁閥電源會被切斷。

3 裝置特點

對PLC控制的原油自動取樣裝置的優(yōu)點進(jìn)行分析，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①能夠?qū)崿F(xiàn)靈活方便的控制，既可以采用時間比例樣的采集，也可以采用流量比例樣的采集，通過PLC控制可以任意調(diào)節(jié)取樣時間和頻次，對元件動作實施精確的控制，從而滿足不同的取樣要求；②使用時更安全，該裝置采用的是無動密封點管路，有效防止了泵密封磨損時的泄漏現(xiàn)象，將重量監(jiān)控設(shè)施安裝在取樣容器上，及時應(yīng)對故障；③實現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控，工作人員可以遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)和控制取樣頻率，可以直接在結(jié)算機(jī)上實現(xiàn)對取樣量的監(jiān)控；④裝置具有合理的結(jié)構(gòu)，維護(hù)和檢修十分方便，整個系統(tǒng)采用的是分區(qū)布置，接線采用頂開式側(cè)板，并設(shè)立了相應(yīng)的快開式側(cè)板，裝置中還加設(shè)了操作插板，將取樣區(qū)和動力區(qū)分隔開來，工作人員在操作和清潔時十分方便；⑤有利于升級，基于PLC控制的裝置可以實現(xiàn)數(shù)字量、模擬量輸入和輸出的擴(kuò)展，及時更新系統(tǒng)，保證系統(tǒng)具有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，可以對生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析研究，及時對相應(yīng)軟、硬件進(jìn)行改造和升級；⑥可用于易燃、易爆場所，在該裝置的電氣部分設(shè)置有相應(yīng)的防爆箱，能夠有效預(yù)防爆炸等情況，電磁閥和磁力泵均選擇防爆型產(chǎn)品，適合在油氣場所使用；⑦有詳細(xì)的操作說明，易于上手，雖然PLC控制的原油自動取樣裝置便于調(diào)節(jié)，但存在的一個實際問題是需要相關(guān)工作人員具有一定的計算機(jī)水平，為此，編制了十分詳細(xì)的使用說明書，便于工作人員的現(xiàn)場使用，另外還制定了操作應(yīng)急預(yù)案，保證系統(tǒng)的現(xiàn)場推廣。

4 裝置應(yīng)用

完成PLC控制原油自動取樣裝置的安裝和調(diào)試后，將其投入到現(xiàn)場試驗中。根據(jù)相應(yīng)的設(shè)定值，將自動取樣裝置和手工取樣進(jìn)行比較可以看出，自動取樣裝置可以根據(jù)事先設(shè)定的間隔對原油實施取樣，所得的試樣結(jié)果也更加理想。將裝置投入運行后，運行效果良好?？傮w上來講，自動取樣裝置較好地實現(xiàn)了對原油的自動取樣，避免了手工取樣中試樣代表性差的問題，能夠為原油分析提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)，不僅提高了計量的管理水平，還減輕了工作人員的勞動強(qiáng)度。