物聯(lián)網(wǎng)變送器及AI調(diào)度系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)中的應(yīng)用

談建平，李明亮，楊力，姜久奎，梁世杰

(新疆華隆油田科技股份有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

物聯(lián)網(wǎng)變送器及AI調(diào)度系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)中的應(yīng)用

談建平，李明亮，楊力，姜久奎，梁世杰

(新疆華隆油田科技股份有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834000)

針對(duì)原油管道運(yùn)輸過程中，長(zhǎng)期依賴人工觀察油罐液位、開啟輸油泵的缺陷，闡述了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變送器及人工智能(AI)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)的應(yīng)用方法。該物聯(lián)網(wǎng)變送器具有內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集、控制、存儲(chǔ)功能。AI調(diào)動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)管網(wǎng)壓力、儲(chǔ)油罐液位、油泵狀態(tài)數(shù)據(jù)，采用分級(jí)、分時(shí)控制的方式，智能開啟油泵，以保證輸油管網(wǎng)的壓力穩(wěn)定及儲(chǔ)油罐的液位控制，兼具超限報(bào)警等功能。該方法減少了人工成本、降低了儲(chǔ)油罐溢罐風(fēng)險(xiǎn)，有效避免了由于壓力超限造成的輸油管線爆管，實(shí)際應(yīng)用良好。

物聯(lián)網(wǎng) 變送器 管道 輸油管網(wǎng) 液位控制

油田生產(chǎn)中，原油的管道轉(zhuǎn)輸一般采用以下方法： 原油經(jīng)抽油井集中輸送到附近的儲(chǔ)油罐，工人根據(jù)儲(chǔ)油罐液位手動(dòng)開啟轉(zhuǎn)輸泵，通過管道輸送到集轉(zhuǎn)站，當(dāng)儲(chǔ)油罐液位下降到一定高度時(shí)，手動(dòng)關(guān)停轉(zhuǎn)輸泵。由于采油井的出油量不固定，為了保證儲(chǔ)油罐液位一直處于合理、安全的高度，白天每個(gè)油罐都要配有專人定時(shí)檢查液位，夜間設(shè)專人進(jìn)行巡檢。因此，轉(zhuǎn)輸泵一般白天工作，夜晚閑置，導(dǎo)致白天工作后的某段時(shí)間內(nèi)原油轉(zhuǎn)輸管道壓力過高，在冬季低溫情況下，需要人工盤泵以防止原油溫度過低造成轉(zhuǎn)輸管道凍結(jié)。

筆者介紹了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的變送器及人工智能AI(artificial intelligence)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)的應(yīng)用方法。該方法能夠解決上述問題，降低原油轉(zhuǎn)輸存在的風(fēng)險(xiǎn)，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高油田自動(dòng)化水平。

1 物聯(lián)網(wǎng)變送器

目前油田自動(dòng)化控制產(chǎn)品絕大多數(shù)由電源、變送器、PLC控制器3個(gè)環(huán)節(jié)組成，物聯(lián)網(wǎng)變送器將傳統(tǒng)變送器和PLC的功能進(jìn)行了整合，實(shí)現(xiàn)測(cè)控一體，顯著提高了安全性、安裝維護(hù)效率、經(jīng)濟(jì)效益等多方面性能。將原油轉(zhuǎn)輸罐數(shù)據(jù)采集控制傳統(tǒng)方式與物聯(lián)網(wǎng)變送器方式進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示。此物聯(lián)網(wǎng)變送器具有油罐液位、原油溫度檢測(cè)功能，通過PID控制方式實(shí)現(xiàn)油泵啟停，油罐高低液位、管道壓力高低限、原油溫度高低限報(bào)警等，內(nèi)置身份識(shí)別系統(tǒng)，具有多種無線、有線通信方式。

圖1 單站點(diǎn)工作方式示意

2 AI調(diào)度系統(tǒng)

多站點(diǎn)協(xié)同工作方式如圖2所示，傳統(tǒng)方式的原油轉(zhuǎn)輸站點(diǎn)各自獨(dú)立，不能夠?qū)崿F(xiàn)整體規(guī)劃、協(xié)調(diào)工作。物聯(lián)網(wǎng)變送器+AI調(diào)度系統(tǒng)，各個(gè)站點(diǎn)由物聯(lián)網(wǎng)變送器作為主控核心，完成油罐液位采集、與AI調(diào)度系統(tǒng)的通信及數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，同時(shí)執(zhí)行調(diào)度系統(tǒng)的指令，完成油泵啟?？刂?。AI調(diào)度系統(tǒng)采用分級(jí)、分時(shí)控制的方式以達(dá)到智能調(diào)度的目的。

圖2 多站點(diǎn)協(xié)同工作方式示意

2.1 分級(jí)控制

按級(jí)別大小可分為廠級(jí)、區(qū)級(jí)、隊(duì)級(jí)、站級(jí)。站級(jí)主要完成數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及上一級(jí)下發(fā)的指令；隊(duì)級(jí)、區(qū)級(jí)除了完成上級(jí)指令的下達(dá)和下級(jí)數(shù)據(jù)的上傳，同時(shí)在其級(jí)別內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度；廠級(jí)屬于現(xiàn)階段最高級(jí)調(diào)度系統(tǒng)，其主要功能包括： 接收下級(jí)上傳數(shù)據(jù)，控制下級(jí)調(diào)度系統(tǒng)；安裝有人機(jī)界面，可以實(shí)現(xiàn)各級(jí)采油點(diǎn)的實(shí)時(shí)液位監(jiān)控，輸油管道壓力、輸油泵狀態(tài)及啟停控制，自動(dòng)巡檢以及各類報(bào)警，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢，圖表分析等。

2.2 分時(shí)控制

各級(jí)調(diào)度系統(tǒng)采用輪詢方式對(duì)其下一級(jí)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度，如果某級(jí)輪詢到緊急事件，將通過中斷方式將數(shù)據(jù)直接傳送至廠級(jí)調(diào)度系統(tǒng)，廠級(jí)調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)事件優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理。此分時(shí)、分級(jí)調(diào)度縮短了各站點(diǎn)的輪詢時(shí)間，增大了各個(gè)站點(diǎn)的輪詢頻率，保證事件能夠在第一時(shí)間得到處理。

2.3 工作方式及其他功能

1) 調(diào)度系統(tǒng)采用輪詢方式查詢各個(gè)儲(chǔ)油罐液位以及輸油管網(wǎng)壓力，首先開啟液位最高的儲(chǔ)油罐對(duì)應(yīng)的輸油泵，當(dāng)液位低于稠油下限時(shí)關(guān)停輸油泵。若某條輸油支路壓力過高，則在此條輸油管線所連接的儲(chǔ)油罐內(nèi)尋找已經(jīng)開啟輸油泵的站點(diǎn)，關(guān)停儲(chǔ)油罐液位較低的輸油泵，以穩(wěn)定輸油管網(wǎng)壓力，保證輸油管線的高效安全運(yùn)行。

2) 當(dāng)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，在調(diào)度系統(tǒng)能解決范圍內(nèi)的，調(diào)度系統(tǒng)處理；若非調(diào)度系統(tǒng)能夠解決的事件則報(bào)警，提出人工干預(yù)，同時(shí)系統(tǒng)正

常運(yùn)行。報(bào)警事件解決后，系統(tǒng)消除報(bào)警。

3) 調(diào)度系統(tǒng)還具有冬季盤泵功能，當(dāng)系統(tǒng)檢查到環(huán)境溫度低于一定值后，調(diào)度系統(tǒng)將對(duì)其管轄范圍內(nèi)的輸油泵進(jìn)行盤泵，即無論輸油罐液位是否達(dá)到泵開啟的上限，都會(huì)間隔啟動(dòng)。

3 結(jié)束語

物聯(lián)網(wǎng)變送器+AI調(diào)動(dòng)系統(tǒng)在輸油管網(wǎng)的應(yīng)用，解決了長(zhǎng)期以來依賴人工觀察儲(chǔ)油罐液位、開啟輸油泵的缺陷，大幅減少了人工巡井次數(shù)，減小了人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。

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1007-7324(2015)01-0065-02