自動(dòng)控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐上的應(yīng)用及分析

韓連友(遼河油田公司華油實(shí)業(yè)公司熱注三公司 遼寧 盤錦124010)

油田熱注鍋爐是稠油開發(fā)的核心設(shè)備，它是以原油、乳化油天然氣等化學(xué)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(jìn)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(yùn)行的主要指標(biāo)是蒸汽干度及燃燒效率，其參數(shù)的變化不僅影響注氣地層的吞吐開發(fā)效果，同時(shí)也關(guān)系到鍋爐設(shè)備操作運(yùn)行的安全性能。

一、當(dāng)前熱注鍋爐手動(dòng)控制系統(tǒng)方面存在的主要問題

首先，在現(xiàn)場對(duì)蒸汽干度的檢測運(yùn)用的是定時(shí)人工檢測方法，這種檢測方式不僅很容易發(fā)生誤差，同時(shí)會(huì)使對(duì)參數(shù)的檢測缺少連貫性，也就是說在對(duì)蒸汽干度采取測量產(chǎn)生的結(jié)果會(huì)相對(duì)滯后。蒸汽干度的檢測會(huì)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(nèi)部主觀因素包含有儀器用表在操作時(shí)發(fā)揮的有效性，同時(shí)還包括對(duì)所搜集的參數(shù)是否能做到精確分析的因素。所以說對(duì)蒸汽干度的測量常常是在波動(dòng)中進(jìn)行調(diào)整的。其次，熱注鍋爐的控制體系是使用手動(dòng)控制的，因此，會(huì)受到工作人員在責(zé)任心方面以及技術(shù)水平方面的影響，如果控制的結(jié)果顯示不準(zhǔn)確，對(duì)參數(shù)的搜集不連貫，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)所得數(shù)據(jù)分析不正確的結(jié)果。致使熱注鍋爐在蒸汽指標(biāo)上、燃燒效率上出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。最后，當(dāng)前國內(nèi)正使用的一些熱注鍋爐在投產(chǎn)方面早已超過規(guī)定年限，其顯示儀表等機(jī)器設(shè)備已經(jīng)深度老化，需要盡快更新，進(jìn)而才能確保熱注鍋爐在操作運(yùn)行時(shí)的安全性能[1]。

二、熱注鍋爐控制系統(tǒng)改造思路

對(duì)熱注鍋爐具有的控制體系進(jìn)行必要的改造目的在于穩(wěn)定和加強(qiáng)其在蒸汽質(zhì)量方面以及燃燒效率方面的操作管理水平，改善在手動(dòng)控制中存在的缺點(diǎn)。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?shù)绞謩?dòng)操作器中，同時(shí)還要傳輸?shù)阶兯推骱蛿?shù)顯儀表中，之后會(huì)傳出從0mA~20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，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(jì)算機(jī)一起對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行通訊傳遞，將熱注鍋爐產(chǎn)生的參數(shù)全部搜集到微機(jī)中做系統(tǒng)的分析。同時(shí)，計(jì)算機(jī)能夠預(yù)先給出參數(shù)值，在與搜集的參數(shù)值做對(duì)比后傳出相應(yīng)的調(diào)節(jié)指令，通過PLC模塊將調(diào)節(jié)命令傳送到操作器中做參數(shù)的調(diào)整。PLC模塊會(huì)搜集繼電器通斷和操作開關(guān)的信號(hào)并開始分析，進(jìn)而對(duì)鍋爐展開邏輯的系統(tǒng)操控，使鍋爐的自動(dòng)啟動(dòng)功能、終止功能以及出現(xiàn)異常參數(shù)發(fā)出警報(bào)的功能得以完成，采用不同的指示燈使現(xiàn)場工作人員明確是哪一種類型的報(bào)警，還要將此信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)中做進(jìn)一步的記錄，最終達(dá)到熱注鍋爐能夠正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)的目的[2]。

三、熱注鍋爐在控制系統(tǒng)技術(shù)方面的改造

1.改造熱注鍋爐的操作儀表

首先，對(duì)熱注鍋爐的燃料控制設(shè)備進(jìn)行必要的改造，使其不僅可以滿足手動(dòng)操控命令，同時(shí)還可以完成計(jì)算機(jī)操控的指令。調(diào)整重置燃料閥門的開度進(jìn)而可以控制燃料的使用量；添加配置電氣轉(zhuǎn)換器使電子信號(hào)能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈩?dòng)信號(hào)，運(yùn)用原始的氣動(dòng)閥門和定位器來對(duì)燃燒量做細(xì)致的調(diào)節(jié)工作。其次，要改善水量的調(diào)節(jié)部分，使用目前配置的給水變頻器，拆掉指針式的指示器、調(diào)節(jié)按鈕和給水變送器，提升給水量顯示的調(diào)節(jié)精確度和指示精確度就會(huì)使水量產(chǎn)生的信號(hào)方便傳輸?shù)絇LC模塊中，進(jìn)一步可以傳送到計(jì)算機(jī)做積分計(jì)算，得出熱注鍋爐供水的累計(jì)數(shù)量。

2.改造熱注鍋爐的測量儀表

有效數(shù)據(jù)表明現(xiàn)有的測量儀表缺少對(duì)信號(hào)的傳輸功能，不能同計(jì)算機(jī)的控制體系相連接，并且熱注鍋爐的部分參數(shù)使用的仍然是以往的指針式儀表，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的改善。首先，通過運(yùn)用熱注鍋爐原有的溫度傳感器來配備警報(bào)指示儀表和新型的變送溫度儀表，進(jìn)而完成對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)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(fā)出的信號(hào)輸送到計(jì)算機(jī)中，添置配備必要的變送器、傳感器和數(shù)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(shí)現(xiàn)對(duì)干度進(jìn)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(jìn)行控制的，不僅存在機(jī)器設(shè)備老化的問題，而且不能對(duì)其功能進(jìn)行擴(kuò)展來配合計(jì)算機(jī)共同控制，因此，為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)功能和邏輯控制功能配備了新型的控機(jī)系統(tǒng)，建立了熱注鍋爐控制、報(bào)警、監(jiān)視及控制平臺(tái)。

結(jié)束語

經(jīng)過改造的熱注鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)具有較高的技術(shù)含量，操控簡單易行。實(shí)現(xiàn)了蒸汽干度的測量和顯示、給水量和送風(fēng)量等自動(dòng)控制，不僅在蒸汽干度方面得到了穩(wěn)定控制，而且還節(jié)省了燃料的消耗量。由PLC模塊操控所配備添置的變頻器實(shí)現(xiàn)了對(duì)送風(fēng)量的合理調(diào)節(jié)，不僅具有穩(wěn)定的送風(fēng)功能，而且降低了磨損風(fēng)機(jī)的程度，節(jié)約了電能，加強(qiáng)了警報(bào)和監(jiān)測功能，使熱注鍋爐能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)行。

[1]岳玉全，董吉新，姚漢玉.自動(dòng)控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐上的應(yīng)用及分析[J].石油礦場機(jī)械，2005,06.

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

[3]邵菊玲.新型熱注鍋爐控制系統(tǒng)研究[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011,10.