基于SCADA系統(tǒng)的數(shù)字化集成增壓裝置在插輸模式下平穩(wěn)輸油的實現(xiàn)

楊峰++楊灝++張琛

摘要：數(shù)字化集成增壓裝置以PLC控制系統(tǒng)為核心，實現(xiàn)輸油泵的高啟低停等自動控制功能。作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)的深度應用，改變過去集成增壓裝置輸油各自相互獨立的局面，實現(xiàn)插輸模式下的交叉輸油控制，達到平穩(wěn)輸油的目的。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化集成增壓裝置；SCADA系統(tǒng)；插輸模式；平穩(wěn)輸油

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0256-02

1 概述

數(shù)字化集成增壓裝置是在長慶油田在數(shù)字化油田的建設(shè)背景下誕生的一種高度自動化的集成增壓裝置，該增壓裝置實現(xiàn)了加熱、緩沖、分離、自動控制等功能，由PLC控制系統(tǒng)流程的切換，從而實現(xiàn)各種控制閥、調(diào)節(jié)閥的自動調(diào)節(jié)，外輸泵的高啟低停、變頻調(diào)節(jié)等自動控制功能，較高程度上實現(xiàn)自動控制，無需人工操作，并提供上層組態(tài)監(jiān)控，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸究仉娔X，實現(xiàn)遠程的監(jiān)控，遠程的流程切換等功能。

在插輸模式下，因各增壓裝置的控制系統(tǒng)相互獨立，無法實現(xiàn)聯(lián)動輸油控制。因此，實現(xiàn)交叉輸油控制，一直是實現(xiàn)平穩(wěn)輸油的瓶頸。2013年5月，紅井子作業(yè)區(qū)試點作業(yè)區(qū)級SCADA系統(tǒng)，該系統(tǒng)建立統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，實現(xiàn)全區(qū)的井站、管線的全面監(jiān)控，為全區(qū)的生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)運行提供統(tǒng)一的管理平臺。借此SCADA平臺我們深入研究解決在插輸模式下，如何實現(xiàn)各增壓裝置的平穩(wěn)輸油，達到干線恒流量進液的應用效果。

2 在插輸模式下輸油存在的問題

紅井子作業(yè)區(qū)多數(shù)集輸管線上有至少兩臺以上的集成增壓裝置站點，各增壓站點之間相互獨立，各自己根據(jù)自身的產(chǎn)量情況，設(shè)置輸油的上下限，當緩沖區(qū)液位達到輸油高限值時，則啟泵外輸。此時同一管線上的其他站點，可能也同時達到液位高限值進行外輸，則導致同一管線上的各站點頻繁出現(xiàn)同時輸油的情況，尤其對于站點數(shù)較多的管線，因此導致一下問題：

1） 同時輸油導致輸油管線壓力過大

2） 在冬天，無輸油的情況下，管線出現(xiàn)凍堵的情況，不能及時排線，則會導致站點油無法外輸，甚至引起憋罐溢罐等事故。

3） 管線輸油壓力不平穩(wěn)，單管線流量增大，易導致下游聯(lián)合站三項分離器油水界面失衡，導致含水率過高。

鑒于以上問題，建立一套平穩(wěn)輸油控制算法顯得尤為重要，達到各站點交叉輸油的運行效果，實現(xiàn)在插輸模式下的平穩(wěn)輸油。

3 基于SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動控制輸油算法

作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)基于以太網(wǎng)將作業(yè)區(qū)下轄所有站點、井場、管線等納入統(tǒng)一的監(jiān)控平臺，SCADA系統(tǒng)與各增壓站點的PLC進行數(shù)據(jù)通信，可實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)采集、存儲、設(shè)備的遠程控制等功能，亞控組態(tài)軟件KingSCADA提供自定義腳本編寫界面，在該系統(tǒng)中通過聯(lián)合判斷各增壓站點液位、泵的運行狀態(tài)、流程狀態(tài)等，實現(xiàn)各增壓站點的聯(lián)動控制。

3.1 液位排序法

液位排序法是指將同一管線上各增壓站點的緩沖區(qū)液位進行排序，獲取液位最高的值，將該液位值[h]與設(shè)定液位高限值[Hmax]做比較，當該液位值[h]高于設(shè)定的液位高限值[Hm]時，獲取增壓站點的流程狀態(tài)和泵運行狀態(tài)，同時判斷其他增壓的泵是否在運行，若不在運行，則根據(jù)該增壓點的流程狀態(tài)，啟動相應的外輸泵；若其他增壓站點的泵在運行，則獲取相應站點的緩沖區(qū)液位，判斷該液位是否低于設(shè)定液位低限值[Hmin]，若該液位低于低限值，則停止相應站點的外輸泵；若高于低限值，則繼續(xù)循環(huán)排序。

其中，設(shè)定液位高低限值是根據(jù)同一管線上各增壓站點的PLC中設(shè)定的外輸泵的高啟低停限值而設(shè)定，因各增壓站的液量不同，高低限值設(shè)置不同，此處取PLC中設(shè)定高液位的最小值和低液位的最大值，例如PLC中外輸泵的高液位啟泵限值為[H1]，低液位停泵限值為[H2]，則 [H2

圖1 算法控制邏輯

3.2 控制算法腳本實現(xiàn)

紅井子作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)采用北京亞控KingSCADA軟件實現(xiàn)，該組態(tài)軟件提供自定義腳本編輯器，提供一種在語法上類似C語言的程序，可實現(xiàn)控制邏輯程序的編寫，并可將腳本計算分析結(jié)果下發(fā)給現(xiàn)場PLC，實現(xiàn)遠程的自動調(diào)節(jié)控制。

3.3 聯(lián)動控制算法應用效果

以同一管線上有兩臺集成增壓裝置為例，介紹該算法的應用效果。

圖2 應用前外輸壓力趨勢曲線

圖3 應用后外輸壓力趨勢曲線

圖4 應用后兩個緩沖區(qū)液位疊加曲線

從圖2和圖3的壓力趨勢曲線可以看出，采用該聯(lián)動輸油控制算法后，站點外輸壓力較平穩(wěn)，較少出現(xiàn)壓力波動較大的情況，提高管線輸油的平穩(wěn)性。從圖5中疊加的液位曲線可以看出，液位峰值點都交錯開，避免出現(xiàn)液位峰值點重疊而造成同時輸油。由此可以看出采用聯(lián)動輸油控制算法后，明顯降低了同時輸油的次數(shù)，形成站點交叉輸油的模式，從而達到管線平穩(wěn)輸油的目的。在三臺增壓裝置的管線上應用該控制算法后，甚至達到干線恒流量進液的運行模式，延長了管線的使用壽命，保障輸油的安全性。

4 結(jié)論

本文的基于SCADA系統(tǒng)的聯(lián)動控制輸油算法在很大程度上解決了在插輸模式下輸油管線壓力過大的問題，實現(xiàn)平穩(wěn)輸油，在現(xiàn)場得到較廣泛的應用，應用效果也非常的明顯。但站點外輸跟來油液量的大小，管線上下游站點運行情況、管線長度、油溫等都存在一定影響，本論文只就液位和壓力兩點進行分析，在一定程度上解決了輸油不平穩(wěn)的問題，但仍然 需要深入研究更加復雜的算法，綜合考慮各方因素，最終達到更加理想的運行效果。