自動控制系統在油田熱注鍋爐上的應用及分析

韓連友(遼河油田公司華油實業公司熱注三公司 遼寧 盤錦124010)

油田熱注鍋爐是稠油開發的核心設備，它是以原油、乳化油天然氣等化學原料作為主要燃料，通過這些燃料的燃燒生成高溫高壓的飽和蒸汽，將其注入到油層之中，進而改善原油的物性特征，有效的提高了原油的采收率。而熱注鍋爐能否正常運行的主要指標是蒸汽干度及燃燒效率，其參數的變化不僅影響注氣地層的吞吐開發效果，同時也關系到鍋爐設備操作運行的安全性能。

一、當前熱注鍋爐手動控制系統方面存在的主要問題

首先，在現場對蒸汽干度的檢測運用的是定時人工檢測方法，這種檢測方式不僅很容易發生誤差，同時會使對參數的檢測缺少連貫性，也就是說在對蒸汽干度采取測量產生的結果會相對滯后。蒸汽干度的檢測會受很多方面因素的影響，在客觀因素中包括大氣壓力、使用燃料的種類以及流量等，內部主觀因素包含有儀器用表在操作時發揮的有效性，同時還包括對所搜集的參數是否能做到精確分析的因素。所以說對蒸汽干度的測量常常是在波動中進行調整的。其次，熱注鍋爐的控制體系是使用手動控制的，因此，會受到工作人員在責任心方面以及技術水平方面的影響，如果控制的結果顯示不準確，對參數的搜集不連貫，就會產生對所得數據分析不正確的結果。致使熱注鍋爐在蒸汽指標上、燃燒效率上出現不穩定的現象。最后，當前國內正使用的一些熱注鍋爐在投產方面早已超過規定年限，其顯示儀表等機器設備已經深度老化，需要盡快更新，進而才能確保熱注鍋爐在操作運行時的安全性能[1]。

二、熱注鍋爐控制系統改造思路

對熱注鍋爐具有的控制體系進行必要的改造目的在于穩定和加強其在蒸汽質量方面以及燃燒效率方面的操作管理水平，改善在手動控制中存在的缺點。通過使用熱注鍋爐顯示出的溫度值、壓力值、流量值等利用傳感器傳輸到手動操作器中，同時還要傳輸到變送器和數顯儀表中，之后會傳出從0mA~20mA的標準信號，并將其傳送到PLC模塊中。PLC表示的是可編程控制器，該控制器可以同計算機一起對數據進行通訊傳遞，將熱注鍋爐產生的參數全部搜集到微機中做系統的分析。同時，計算機能夠預先給出參數值，在與搜集的參數值做對比后傳出相應的調節指令，通過PLC模塊將調節命令傳送到操作器中做參數的調整。PLC模塊會搜集繼電器通斷和操作開關的信號并開始分析，進而對鍋爐展開邏輯的系統操控，使鍋爐的自動啟動功能、終止功能以及出現異常參數發出警報的功能得以完成，采用不同的指示燈使現場工作人員明確是哪一種類型的報警，還要將此信號輸送到計算機中做進一步的記錄，最終達到熱注鍋爐能夠正常安全運轉的目的[2]。

三、熱注鍋爐在控制系統技術方面的改造

1.改造熱注鍋爐的操作儀表

首先，對熱注鍋爐的燃料控制設備進行必要的改造，使其不僅可以滿足手動操控命令，同時還可以完成計算機操控的指令。調整重置燃料閥門的開度進而可以控制燃料的使用量；添加配置電氣轉換器使電子信號能夠轉變為氣動信號，運用原始的氣動閥門和定位器來對燃燒量做細致的調節工作。其次，要改善水量的調節部分，使用目前配置的給水變頻器，拆掉指針式的指示器、調節按鈕和給水變送器，提升給水量顯示的調節精確度和指示精確度就會使水量產生的信號方便傳輸到PLC模塊中，進一步可以傳送到計算機做積分計算，得出熱注鍋爐供水的累計數量。

2.改造熱注鍋爐的測量儀表

有效數據表明現有的測量儀表缺少對信號的傳輸功能，不能同計算機的控制體系相連接，并且熱注鍋爐的部分參數使用的仍然是以往的指針式儀表，需要對其進行相應的改善。首先，通過運用熱注鍋爐原有的溫度傳感器來配備警報指示儀表和新型的變送溫度儀表，進而完成對計算機進行輸入以及顯示溫度的功能。其次，把原始的指針式儀表所發出的信號輸送到計算機中，添置配備必要的變送器、傳感器和數顯表。最后，配備蒸汽干度儀器，并且安裝pH值分析表和酸堿度儀表，這樣便能實現對干度進行連貫的測量[3]。

3.改造熱注鍋爐的控制元件

以往的熱注鍋爐所具有的控制功能是采用繼電器進行控制的，不僅存在機器設備老化的問題，而且不能對其功能進行擴展來配合計算機共同控制，因此，為了實現聯鎖保護功能和邏輯控制功能配備了新型的控機系統，建立了熱注鍋爐控制、報警、監視及控制平臺。

結束語

經過改造的熱注鍋爐自動控制系統具有較高的技術含量，操控簡單易行。實現了蒸汽干度的測量和顯示、給水量和送風量等自動控制，不僅在蒸汽干度方面得到了穩定控制，而且還節省了燃料的消耗量。由PLC模塊操控所配備添置的變頻器實現了對送風量的合理調節，不僅具有穩定的送風功能，而且降低了磨損風機的程度，節約了電能，加強了警報和監測功能，使熱注鍋爐能夠平穩、安全的運行。

[1]岳玉全，董吉新，姚漢玉.自動控制系統在油田熱注鍋爐上的應用及分析[J].石油礦場機械，2005,06.

[2]沈和平.油田專用注汽鍋爐分布式控制系統研究[D].武漢理工大學，2008.

[3]邵菊玲.新型熱注鍋爐控制系統研究[J].長江大學學報(自然科學版)，2011,10.