摘要 :近年來(lái),由于改進(jìn)了開(kāi)采開(kāi)發(fā)工藝,采油站緩沖罐的處理液量從原來(lái)的 60 t 上升到 90 t,給罐內液面控制帶來(lái)了更大的壓力。在這種情況下探究自控輸油技術(shù)的設計流程和實(shí)踐應用就顯得十分必要。本文shou先就自控輸油技術(shù)原理進(jìn)行了概述,隨后分別從設備選型、設計流程、系統安裝等方面,就該自動(dòng)控制系統的設計與安裝技術(shù)要點(diǎn)展開(kāi)了簡(jiǎn)要分析,#后分析了自控系統的實(shí)際應用效果。O1N壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器
在石油生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節中,采油站緩沖罐的作用主要是對原油進(jìn)行升溫,實(shí)現油氣分離。緩沖罐運行過(guò)程中,為了防止發(fā)生冒罐或排空等情況,要求必須將罐內液面維持在恒定水平,因此采取合理控制措施就顯得十分重要。
1 緩沖罐自控輸油的技術(shù)原理
工藝由液位傳感器,溫度傳感器,油罐液位變頻自動(dòng)控制儀,自動(dòng) / 手動(dòng)切換開(kāi)關(guān),再配接采油站原有的緩沖罐、變頻器、輸油泵組成。
液位傳感器通過(guò)采集緩沖罐的液位高度,送往油罐液位變頻自動(dòng)控制儀,控制儀根據變頻曲線(xiàn)控制變頻器的輸出以調整輸油泵的轉數,從而達到緩沖罐液面使緩沖罐液位保持在一定范圍內,實(shí)現轉油站自動(dòng)、連續、平穩輸油。同時(shí)設置緩沖罐高低液位報警系統、輸油泵主軸溫度報警系統、手動(dòng)自動(dòng)轉換系統。
2 采油站緩沖罐自控輸油技術(shù)的設計思路
2.1 技術(shù)要求
緩沖罐自控輸油系統具有組成設備多、調控要求高等特點(diǎn),為了保證整個(gè)系統能夠穩定運行,同時(shí)盡可能降低整體成本,必須要結合實(shí)際生產(chǎn)需要,提前制定詳細的技術(shù)方案,明確具體的設計要求。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),緩沖罐自控輸油系統在設計與應用中應滿(mǎn)足以下方面的要求 :其一,出于成本控制考慮,在對老舊系統進(jìn)行升級改造時(shí),要盡可能利用原來(lái)的一些儀器設備等,節約資源。其二,由于緩沖罐在后期使用中,液面一直是波動(dòng)變化的,在設計時(shí)應當設置閾值范圍。當罐內液面高于或低于閾值時(shí),觸發(fā)報警,以便于值班人員從自動(dòng)控制切換為手動(dòng)控制。其三,自動(dòng)控制系統也有可能發(fā)生設備故障,為了避免出現排空問(wèn)題,應設置應急處理功能,一旦發(fā)生報警,立即暫停進(jìn)油,避免故障擴大化。
2.2 設計流程
shou先,根據當前采油站緩沖罐正常運行工況,確定基準液面。然后以該液面為參考,設置上下#大波動(dòng)范圍,例如將基準液面 ±5 cm 作為安全范圍。其次,在緩沖罐內安裝有多個(gè)微型傳感器。當實(shí)際液面低于基準液面 3 cm 時(shí),傳感器會(huì )將信號發(fā)送給控制單元,然后控制單元發(fā)送指令,控制閥門(mén)增加開(kāi)度,增加進(jìn)液量,實(shí)際液面逐漸上升 ;當實(shí)際液面超過(guò)基準液面 3 cm 時(shí),傳感器同樣發(fā)送反饋信號,控制單元減小閥門(mén)開(kāi)度。按照上述自動(dòng)控制方式,保證了液面維持在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。#后,如果實(shí)際液面低于或高于基準液面 5 cm,則發(fā)出報警。然后由當值人員檢查導致液面升高、降低的原因,并采用人工干預,使液面回歸正常。
2.3 主要設備
(1)液位采集使用在用的差壓變送器(輸出 4~20 mA,供電 24 V),選用相應的電動(dòng)調節閥應為 4~20 mA 輸入 ;所在泵房?jì)裙╇娭荒芴峁?220 V 供電,電動(dòng)調節閥電機供電需選為 220 V。(2)磁翻板液位計安裝的
液位變送器輸出應為 4~20 mA,以滿(mǎn)足備用需要。(3)為了節約空間,盡量使用懸掛式或立體式的好立機柜,后期進(jìn)行日常養護或是故障排查都有一定的便利性。(4)蜂鳴器與傳感器配套使用,傳感器向控制中心反饋液面低位或高位信號后,蜂鳴器報警。(5)阻斷裝置,當自控系統中部分電子元件發(fā)生故障導致液位異常后,阻斷裝置可以保護系統,控制損失。
2.4 自動(dòng)控制系統的安裝
在完成上述設計任務(wù)后,按照既定的安裝方案完成緩沖罐自控輸油系統的安裝工作。安裝過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注以下要點(diǎn):其一,在泵房的進(jìn)出口要安裝流程管線(xiàn),其作用是方便對泵房所有的進(jìn)出線(xiàn)路進(jìn)行統一管理,減少了管線(xiàn)布設與維護的時(shí)間。在緩沖罐的進(jìn)出口要安裝電控閥門(mén),可以根據控制指令調節閥門(mén)開(kāi)度。其二,在液位控制系統中增加一個(gè)差壓變送器,當檢測到自控系統中有電流或電壓異常信號后,自動(dòng)切斷自控系統,提供雙保險。其三,不同供電系統好立供電,其中 220 V電源在泵房?jì)龋?4 V 電源在值班室內。這樣既可以避免線(xiàn)路交叉,又可以保障供電安全。其四,完成上述安裝任務(wù)后,還要進(jìn)行調試工作,例如人為調整液位高低變化,觀(guān)察報警系統是否正常運行等。確定自控系統各項功能穩定后,投入使用。
3 緩沖罐自控輸油技術(shù)的應用效果
某采油站于 2016 年 6 月份開(kāi)始對緩沖罐輸油控制工藝進(jìn)行升級改造,自控輸油系統投入應用后,取得了顯著(zhù)效益,總結如下。
3.1 實(shí)現了連續、穩定輸油
以往采油站緩沖罐的液位波動(dòng)范圍較大,根據工作記錄,液位波動(dòng)浮動(dòng)經(jīng)常在 10~20 cm 之間,一方面輸油不穩定,另一方面也存在較高的安全隱患。而自控輸油技術(shù)投入運行后,罐內液位維持在(16±5)cm 之間,穩定性良好。另外,為了體現統計數據的客觀(guān)性,從該套自控系統投入使用后,利用監控設備每隔 1 h 自動(dòng)記錄一次液位變化,繪制罐內液位變化曲線(xiàn)圖。從整體上來(lái)看,該曲線(xiàn)的波動(dòng)變化規律,且整體保持平穩。
3.2 節能增效
在緩沖罐自控輸油系統中,變頻器發(fā)揮了重要作用。它能根據傳感器的反饋信號,以及控制單元發(fā)出的指令,完成自動(dòng)微調。這樣既可以保證罐內液位不會(huì )出現明顯的升降變化,同時(shí)又能夠增強輸油泵效。通過(guò)對比自控輸油系統應用前后的泵效數據,發(fā)現在自控系統投入運行后,泵效增加了約 11 個(gè)百分點(diǎn)。另外,在聯(lián)合站運行中,還有一道加藥脫水工序。使用自控系統后,也減少了破乳劑的用量,節藥效果也比較明顯。如表 1 所示。
3.3 安全性提升
以往人工為主的罐內液位調控方式,除了效率低外,還具有一定的安全隱患。例如一旦因為人為操控失誤,或是故障損壞,導致罐內液位異常變化,很有可能發(fā)生泄漏甚至是爆炸事故。而使用自動(dòng)控制輸油系統后,現場(chǎng)不需要安排技術(shù)人員,可以通過(guò)遠程控制的方式,在安全環(huán)境下完成對緩沖罐內部液位高低變化的監控。另外,即便是自控系統發(fā)生故障,也有阻斷功能,在安全環(huán)境下開(kāi)展故障檢修,因此整體安全性也得到了大幅度的提升。
3.4 經(jīng)濟效益提升
緩沖罐自控輸油系統自投入以來(lái),平均日節電35.07 kWh,累節電 60 160 kWh,按照電費 0.56 元 /kWh 計 算, 累 計 節 約 電 費 3.47 萬(wàn) 元 ;平 均 日 節 氣1.024×104 m3,累節氣 122.88×104 m3,按照天然氣 0.58元 /m3 計算,累計創(chuàng )效 71.2704 萬(wàn)元 ;平均日節破乳劑0.825 t,累節藥 99 t,按照破乳劑價(jià)格 9 113 元/t 計算,累節約藥劑費 90.2187 萬(wàn)元。綜合以上,節省三項費用共計 164.9591 萬(wàn)元。
4 結語(yǔ)
自動(dòng)化和智能化技術(shù)的運用為采油站各項工作開(kāi)展帶來(lái)了極大的便利。緩沖罐液位控制是關(guān)系到采油站生產(chǎn)效率的重要工序,自控輸油技術(shù)的運用,保證了液位穩定,實(shí)現了持續高效運行,給采油站的效益提升起到了技術(shù)支持作用。采油站要結合自身情況,盡快做好自控輸油系統的設計與應用,在節本增效、保障安全等方面發(fā)揮該技術(shù)的應用價(jià)值。
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