轉油站PLC測控系統在油田生產中的應用策略

張雨竹（大慶油田第一采油廠第一油礦，黑龍江 大慶 163000)

1 轉油站PLC測控系統的誤差來源

從根本上來講，不論是什么樣的儀器儀表設備應用于實際生產中使用，都會受到來自不同程度的精度限制影響，從而出現誤差問題?；诖?，在進行實際設計過程中也特別重視誤差來源這一內容，以此為基礎來采取針對性措施來減小誤差問題，然后對其進行相應的論證、實驗以及檢測這一流程，最后才能用于實際生產應用中，油田生產也不例外，測控系統誤差主要有以下幾點來源：

其一，與測控系統進行連接的計量與自動化儀表，都會對系統造成直接性測量誤差，而這也直接關系測控系統在之后應用中的運算準確性和控制穩定性[1]；

其二，轉油站PLC測控系統在運行過程中，儀表的供電電壓出現波動情況、油田生產現場環境溫度發生變化、電磁干擾等問題都會在一定程度上對儀表信號檢測精準度產生影響，因此也就導致最終測控結果存在一定的誤差；

其三，因PLC硬件引入測控系統中產生的誤差問題，舉例來講，脈沖信號采集電路、模擬量輸入(輸出)入的A/D轉換(D/A轉換)因氣的量化，都會產生相應誤差；

其四，因引入測控系統中的數學模型以及測量公式的標準存在不同之處，從而使得最終測量結果存在誤差；

其五，測控系統在進行相應的運算過程中，因引入數據位取舍，從而引發計算上的誤差問題。綜合以上幾種誤差來源，通過誤差計算方法，來對測控系統中的信號的誤差進行相應計算，最終得出出現測量誤差的主要原因就在于儀表精度，誤差范圍一般在0.2%～0.5%之間。

2 轉油站PLC測控系統在油田生產中的應用分析

2.1 二合一加熱爐進出口和加熱段溫度

對于油田生產中所使用的二合一加熱爐，其進口溫度大概在45 ℃左右，通過對二合一加熱爐中的盤管進行加熱處理，根據井口距離，對于出口部分的溫度，一般控制在56 ℃范圍內[2]。基于以上，進出口部分的溫度檢測，主要應用的是PT100傳感器；加熱段的溫度檢測，主要采用的是一體化溫度變送器。在進行設備調試過程中，對于其所在現場運用玻璃棒溫度計進行檢測工作，將其與溫度儀表檢測結果進行對比，通過運用PLC測控系統所測量的數據結果處于誤差允許的范圍內，但通過運用溫度計進行溫度測量后，存在誤差來源和測量位置不統一情況，另外，若運用溫度計進行測量，其對誤差的最大允許范圍應控制在±0.5 ℃。

2.2 二合一和三相分離器液位

在進行轉油站PLC測控系統檢測過程中，不論是上述二合一加熱爐，還是三相分離器，這兩者都是其中比較重要的一項檢測參數，如果出現檢測錯誤或不準確等情況，都會引發冒罐、機泵空轉等一些不利于油田安全生產的事故問題發生?；诖嗽谶M行實際油田生產作業中，應對三合一容器和二合一容器的液位進行相應的檢測，通常采用電容法進行測量，具體來講，將射頻導納電極有效使用長度和電流信號在4～20mA的信號兩者相對應，然后讀取與檢測相對應的微機中數據信息，也就是液位高度檢測數據信息。在整個測量過程中，可能會對液位測量數據結果的精準度帶來影響的因素主要有以下幾方面：其一，對于測量中所使用的測量儀安裝方式是否符合檢測要求；其二，在檢測過程中，油田生產中的油品黏度、油品來液中存在的聚合物等因素都會在一定程度上影響測量的精準性；其三，測量中所使用的測量儀本身的測量精度、采集轉換精度等都會影響最終的測量結果，但這部分因素不是影響測量結果精準度的主要因素。

2.3 含水分析儀信號檢測

在進行油田生產中，其中有一項非常重要的生產工序就是對原油進行計量，而在原油計量過程中，其中比較重要的數據參數信息就是原油采出液含水率，杜宇這部分內容的測量誤差主要是從檢測儀表中引入的[3]，除此之外，還和其安裝方式、液體含氣量、液體流速等因素存在一定的關聯性。針對本次含水分析儀信號檢測實驗，主要選取YSL-1G型的短波含水測試儀對轉油站進行相應的檢測，二次儀表輸出信號值和對應體積含水值分別為4～20 mA、0%～100%。

在實際檢測過程中，在進行含水分析儀標定時，標定范圍為轉油站全范圍，共計采用五個樣點進行標定，然后對全量程范圍進行曲線模型，若檢測中所使用的儀表具有良好的重復性檢測功能，能夠實現最大化保證測量結果的精準度。在進行現場測控系統調試過程中，對于體積含水率采用蒸餾法進行測量，然后將該測量結果和含水分析儀微機測量數據兩者進行分析對比，以此對含水分析儀進行調校。之后運用電脫水法測量結果與修正后的測量參數兩者進行對比，與此同時，讀取電脫水含水測定儀和微機上所顯示的數據參數信息。下表1為電脫水含水測定儀和PLC測控系統所顯示的數據參數信息檢測結果對比如表1所示。

表1 電脫水含水測定儀和PLC測控系統數據參數檢測結果對比

通過對上述表1中的數據參數檢測結果的對比分析能夠明顯看出，有些含水率測量誤差已經明顯超過原本規定的允許誤差值，其余都處于允許的誤差范圍。產生上述誤差主要有以下幾點原因：其一，因儀表測量帶入后產生的誤差；其二，PLC測控系統中數據參數讀取與電脫水含水測定儀數據采樣存在不同步，從而導致測量數據存在誤差。

2.4 原油流量檢測

本次轉油站原油流量檢測方式，主要以螺旋流量計來進行相應計量。基于電子式表頭，將測量后的脈沖信號傳輸至PLC測控系統中，然后通過系統來讀取測量參數結果，下表2為電子式表頭累計檢測數據與PLC測控系統同期計量數據檢測結果如表2所示。

表2 電子式表頭累計檢測數據與PLC測控系統同期計量數據檢測結果

從上述表2中的數據檢測結果來看，出現誤差的主要原因在于流量計漏失以及測量儀表精準度方面，從整體上來看測量數據，對于原油流量檢測中出現的誤差處于誤差允許范圍內[4]。

2.5 變頻調速器PID控制

通過變頻調速器閉環控制方式，將PID參數調節和變頻調速器兩者進行連接，使其形成一種閉環性質的檢測控制系統，以此為外輸液流量起到調節作用，最終達成三合一容器介質液位閉環的自動檢測和自動調節功能。若液位所處數值比設定數值高的情況下，PID電流信號因此而變大，同時對變頻器控制頻率也會適當提升；相反，若也為所處數值朝向反方向進行調節情況下，PID輸出數據一般在0～100之間，上位機組態軟件手操器通常為0～50 Hz之間。就當前油田生產實際來看，若變頻器輸出低于10 Hz情況下，就會減緩電機運轉速度，泵排量也逐漸趨于0，基于以上，在進行軟件設計時應重視該方面的限制設計。

對于PID調校，第一步應在生產中進行，然后才能用于油田現場作業中開展聯合調試[5]。在進行實際調校過程中，首先將原本為手操器變頻器控制方式轉為手動狀態，在這個過程中需要特別注意的是其中無擾動切換運行狀態是否為正常，借助鼠標電動增加和減少兩個按鈕，觀察10～50 Hz之間的變化情況，下表四為控制變頻調速器PID輸出信號檢測結果如表3所示。

表3 控制變頻調速器PID輸出信號檢測結果

通過對上表3檢測結果進行分析，實際電流輸出值與其對應換算電流值存在誤差情況，出現誤差的主要原因在于模塊D/A轉換精度與測量中三位半精度萬用表共同構成引起的。將手操變頻器控制轉為自動狀態下，然后運用信號源對“三合一液位信號”進行模擬分析，能夠從中看出進行PID自動調節后頻率、相應D/A轉換電流輸出這兩者的變化情況。與此同時，對于變頻器現場聯調，也可通過轉變其自動、手動運行狀態來分析變頻器和PLC測控系統兩者的頻率參數是否相同。

3 轉油站PLC測控系統在油田生產中的應用效果

在油田生產中應用轉油站PLC測控系統，能夠將生產過程中的誤差情況控制在可控范圍內，確保油田生產中的各項儀表精度、降低儀表在其中的維護工作量，將PID控制法應用于PLC測控系統中，具有高度應用可靠性，對于參數調整上具有一定便利性，符合當前油田生產需求，具有積極性應用意義。

4 結語

綜上所述，綜上所述，在油田生產中的各個過程都不斷引用PLC測控系統，這種系統具備良好的拓展性、兼容性，可以為企業今后建設智能網絡平臺奠定基礎，然而現階段，在油田生產中應用的PLC測控系統，通常也只是具備簡單控制功能，相對于復雜功能的系統使用仍比較少，在信息技術發展下，相信未來PLC測控系統在油田生產中的應用前景會越來越廣泛。