油田自動化儀表的應用及維護

程秀玲 單水維 盛雁龍

1內蒙古包頭輕工職業技術學院自動化學院 2內蒙古第一機械制造集團有限責任公司3鐵道部駐包頭車輛驗收室

油田自動化儀表的應用及維護

程秀玲1單水維2盛雁龍3

1內蒙古包頭輕工職業技術學院自動化學院 2內蒙古第一機械制造集團有限責任公司3鐵道部駐包頭車輛驗收室

在石油開采過程中，自動化儀表主要用于生產過程中液壓、溫度、氣壓及流量等有關參數的測定，即為石油開采過程提供精確的相關參數。如果自動裝置因不明原因導致系統處于癱瘓狀態，首先要采用手動控制裝置，根據操作工藝流程把相應的參數調整好，使其能夠正常運轉；然后查詢導致系統故障的原因，對每個細小的環節都要加以巡視，確保無誤后再進行下一步的檢查。由于設備常年在地表下受到不同程度的腐蝕，對器件都有一定的損傷，所以要加強日常的保養。

油田生產；自動化儀表；應用與維護；故障處理

1 自動化儀表系統組成

在當前油田生產檢測過程中，儀表設計采用了時序控制原理和參數輸入控制理論。其中時序控制原理主要采用時分復用和頻分復用，通過設定不同程序進行相關參數測定。設備中時分復用劃分的依據主要是時序芯片電路的測試，并且自動化儀表中采用集成時序芯片，每個芯片的引腳排布不同，使得后續設備檢測的程序流程也會有所差異。其中每個芯片中有6對引腳，并且每個引腳所控制的電路中的放大電路程序也不盡相同，最后形成環回電路[1-2]。在時分復用過程中，主要是按時間分配關系進行調整，每間隔3 s內時序控制系統便會自動調整儀表內的時序邏輯關系，讓設備實現元器件的自動檢測功能。

參數輸入控制系統主要是運用儀表內設定的運行程序進行相關功能的執行。參數輸入控制系統包括儀表溫度參數、氣壓參數及周圍環境的運行參數。大慶油田對自動化儀表系統進行溫度參數設定時，主要根據油田生產環境的運行參數，使其符合生產實際的需要，一般油田內部運行的儀表環境溫度大約在400～500℃，這就要求儀表應能自動調整到與之適應的溫度，若不能進行溫度參數調整，當溫度超過儀表允許最大參數時會造成儀表的炸裂。

2 檢測過程與控制儀表

在油田開采設備上運用了一些自動控制的儀器來代替原有人工控制的操作，減少生產過程中一些不必要的操作程序。自動化儀表主要用于生產過程中液壓、溫度、氣壓以及流量等有關參數的測定，即為石油開采過程提供精確的相關參數。自動檢測流程和普通檢測流程差別不大，只需把該裝置安裝在需要測量的位置，調整好相應的設置參數。其中氣壓值設置為標準大氣壓，若在開采過程中氣壓值偏高或偏低，該自動裝置會做出相應的調整，把氣壓調整到標準大氣壓下[3]。一般將水銀柱的高度調到13 mm的位置，此為正常開采液壓，普通的液壓檢測計只能檢測到20 mm汞柱的位置，但是該液壓檢測計能檢測到48 mm的位置，即使遇到再大的液體壓力，該儀器也不會被損壞。

該裝置主要負責溫度的控制，保持溫度在允許值±3℃范圍內。最關鍵的是液流運轉流速控制，如果原油在往上運輸的途中，突然流速由10 m/s變化到35 m/s，雖然在直線傳輸過程中沒有大礙，但是在拐彎節點處或者是接頭位置，都會導致油管的崩裂。因為液體流速的壓強和截面面積有關，由p=F/S可知，在壓強一定的情況下，減少受力面積，就會引起相應壓力的增大。該自動裝置控制液壓流量時，只允許比平均值小。使用自動化儀表大大減少了油井管理員一些生產流程中的操作，提高了自動化生產工作的效率。

3 油田自動化儀表的維護

3.1 常見故障的處理

如果自動裝置因不明原因導致系統處于癱瘓狀態，首先要采用手動控制裝置，根據操作工藝流程把相應的參數調整好，使其能夠正常運轉。然后查詢導致系統故障的原因，對每個細小的環節都要加以巡視，確保無誤后再進行下一步的檢查[4]。

3.2 儀表的日常維護

由于設備常年在地表下受到不同程度的腐蝕，對器件都有一定的損傷，所以要加強日常的保養。在日常維護過程中主要是觀察及更換測試信號燈,對老化的線路及受損的元件及時更換，以免影響正常工作。在更換測試信號燈時，要注意不是任何信號燈都可以安裝到此儀表設備上，因為在高溫高壓的環境下，一般的信號測試燈不易承受，即便安裝好以后，在自動化儀表正常工作過程中，甚至有時使用不到1 h就會炸裂。目前信號測試燈都是采用耐高溫、耐高壓的材料制作，并且在燈泡內充入了惰性氣體——氖氣，其化學性質穩定，不易發生爆炸等現象。

在對老化的線路更換時，也要注意以下幾點原則[5]：首先，設備本身的功率較大，對纜線的粗細程度有一定的要求，過細的線纜不僅會燒焦本身絕緣膠皮，而且引帶的電流較小，不能支撐設備的功率，使儀表發出“嗡嗡”的聲響，這對設備的損壞最大；其次，較粗的纜線提供的功率遠遠大于儀表正常工作時的功率，所以纜線的功率務必要選擇好；最后，是對零部件的更換，對于一般的零部件而言，只要掌握好技術參數，在數控車床上進行相

應的加工便可得到。但是在這里面也包含了許多小細節，其中之一就是零部件的材質。需要耐酸堿的材質時，就不能用簡單的鐵、鋁等制做，需要用到合金。合金的最大優點就是多種金屬混雜在一起，兼容了多方材質的優點。比如鋁合金在鋁單質的基礎上摻雜了鋼、鎳，不但兼容了鋼硬度大的特點，而且還融合了鋁優良的散熱性能及鎳熔沸點較高的優點。與其自身單質相比而言，在性質方面就會相差很多。以上幾點都要牢牢把握好，任何一項出了差錯都會引起大的問題，所以要加強日常維護知識常規，減少設備的故障率。

[1]吳俊彥，劉彥波．石油化工設備維護檢修規程：儀表[M]．北京：中國石化出版社，1999.

[2]何榮群，蘇立偉．淺析自動化檢測儀表與執行器[J]．經濟技術協作信息，2009（33）：123-126.

[3]溫剛，黃道平．自動化與計算機控制技術[M]．廣州：華南理工大學出版社，2001.

[4]蔣勤勤，肖軍．自動化儀表與裝置[M]．北京：中國標準出版社，2005.

[5]吳明，孫萬富．油氣儲運自動化控制技術[M]．北京：化學工業出版社，2005.

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.040