油氣田冷卻循環水水質智能控制關鍵技術及應用

張華(山東萊克工程設計有限公司，山東 東營 257067)

0 引言

現階段，智能技術歷經多年優化與創新，技術得到升華，在油氣田冷卻循環水水質控制中的實用意義得以充分展現，受到了社會廣泛關注。智能技術不但促進了不同領域工業實際生產量，而且對于其生產效率也起到了良好的促進作用。與此同時，在油氣田冷卻循環水水質控制中融入智能技術，有助于企業實行成本控制，對企業良性發展具有積極作用。因此，將智能技術應用于油氣田冷卻循環水水質控制系統中，具有十分重要的意義。

1 總體設計思路

在石油化工中的循環水場有循環水系統、循環冷卻水系統，冷卻回水經系統進行工作。油氣生產過程包括注水、采油、處理、集輸，涵蓋油藏工程、采油工程、地面工程，其生產過程也是耗能和排放的過程，在以往油氣田開發生產中，油藏工程、采油工程、地面工程自成體系，各自優化，難免出現系統能力不夠均衡、地上地下不夠匹配、技術兼容性不佳等現象，增加了改造、升級、調整的工作量和難度。為此，需加強地上與地下過程的結合。

水泵是循環水系統中比較重要的裝置之一，在整個熱力系統中具有非常重要的意義。在循環水系統的機組運行過程中，水系統中的凝汽器依靠水泵創建出真空區域，在循環水系統出現停運的初期階段，低壓缸區域的冷卻處理實質上也是依賴于循環水泵進行的。

循環水的冷卻處理基本上可以劃分為密閉形式的循環水冷卻系統和敞開形式的循環水冷卻系統。在密閉形式的循環水冷卻系統之中，水基本上呈現密閉狀態進行循環的，水在整個冷卻的過程中并未與空氣進行直接形式的接觸；敞開形式的循環水冷卻系統，水在進行冷卻時會與空氣發生直接接觸。研究人員結合水與空氣進行直接接觸方式的差異性，將敞開形式的循環水冷卻系統劃分為水面式冷卻、噴水池式冷卻和冷卻塔式冷卻。

智能技術廣泛運用在工業環境當中，是應用于數字運算操作的現代化裝置，其不但能夠作為存儲器用于程序編制，而且還能夠在其內部進行邏輯、順序運算等不同的操作指令，同時其也能夠運用數字式等諸多不同的輸入與輸出方式，對不同工業生產領域的工業機械的生產過程控制與操作[1]。智能技術在早期階段，常用于替代繼電器來進行邏輯的控制。伴隨科學技術不斷革新，微型計算機技術工業控制系統的功能性得到大幅提升，超過了邏輯控制范圍。

循環水冷卻形式制冷機組的工作原理是：先向機內水箱注入一定量的水，通過制冷系統將水冷卻，再由水泵將低溫冷卻水送入需要冷卻的設備，冷卻水將熱量帶走后溫度升高再回流到水箱，達到冷卻的作用。冷卻水溫可根據要求自動調節，長期使用可節約用水，是保證用戶儀器設備正常工作的必備設備。智能技術在當下階段，作為編程邏輯控制器，其內部儲存了諸多執行順序與邏輯運算等不同控制程序，通過模擬量、數字量的輸出及輸入實現轉化與分析[2]。此外，智能程序在編寫與操作方面的難度較低，不僅能夠實現與計算機的有效連接，而且還能夠進行遠程操控，如此便能夠實現系統管理與技術人員的操作水平。

1.1 應用范疇相對較廣

通過翻譯智能語言便能夠達成計算機編程語言自動轉化的目標，更加便于客戶通過智能語言進行編程，不需要專門學習計算機語言，也能夠直接操作，智能編程語入門的難度得到明顯降低。基于其較高的開放性，不但能夠實現與計算機有機結合，同時也能夠在操作、連接層面實現多元化，與此同時，在此過程中，系統運行周期予以大幅降低，不但能夠減少程序不兼容情況，而且還能夠顯著提升工作效率[3]。

1.2 可靠性較高

實際運用智能技術，不僅能夠實現多端口的有效連接，還可以與國外多端口實現連接，因此智能端口具有極強的實用性。另外，其保密性也相對較高，信號傳遞過程中，可以通過外界隔離的方式實現信號傳遞，保障信息傳遞的安全性及準確性[4]。

2 水質穩定指數模型構建

循環水系統在正常運行的過程中，既可以有效節約各廠房的實際用電情況，還可以完成水資源的節約目標。循環水系統運行方式的優化一直是行業內廣泛研究與分析的關鍵話題。但是因為受到運行技術和運營資金等影響因素的制約，許多電廠在開展循環水系統水量的變化監測以及保持凝汽器真空空間等環節上仍然具有一定的不確定性。為了進一步確保循環冷卻水系統可以進行正常運行，運行人員應該完善好冷卻水的防腐降氯操作。

程序運行的過程中，保持自上而下的執行順序，執行完畢最終結果也隨之輸出，此時計算機處理器會與前期收集數據進行對比分析，分析比對完畢后執行電路隨之關閉，并對分析結果進行儲存，再由不同驅動設備對具體指令予以執行。通過實踐研究可知，當下智能技術已經完成了油氣田冷卻循環水水質控制過程的開關操作等諸多程序功能，相較于傳統的油氣田冷卻循環水水質控制來說，智能技術的優勢十分顯著，不但在靈活性方面表現良好，而且操作便捷[5]。

3 水質控制模型構建

冷水機是一種標準的節能設備。 循環水冷卻形式制冷機組是一種工業用來循環液體迅速降溫從而提高生產效益的冷水設備。液體流過工業制冷系統的蒸發器使之液體到達所需要降溫的目的。壓縮式工業冷機是由壓縮機，蒸發器，冷凝器，干燥過濾器、熱力膨脹閥主要組成的，這些部件在冷水過程中起到了最重要的冷卻作用。經過循環水系統的技術人員進行分析研究可知，可以對循環水系統中的水泵開展高壓變頻器的改造工作，即將水循環系統中的電機以及水泵構成一個整體，運行人員可以結合生產工藝的具體狀況設置循環水系統的壓力期望值，同時也可以借助變頻器的閉環管控程序根據DCS模擬采樣、管控的方法進行技術指標的跟蹤研究和及時調整。對于自動運轉的電機轉速管控，技術人員可以適當調節循環水系統的壓力以及流量情況，技術人員還可以選擇手動的方式進行頻率設置，在循環水系統的正常運行過程中，運行人員可以結合具體的技術要求運轉水泵，可以有效的提升電能的節約率。

智能技術從大方向來看，其能夠在油氣田冷卻循環水水質控制中得以大量運用，其優勢較為顯著。其一，智能技術操作性極為便捷。該技術不但能夠與計算機實現對接，在編程方面也具有較強的邏輯性，有助于在實際操作中實時對不標準的指令予以修正，減少計算機控制的固態性，結合人工修正，提高指令的標準性。其二，智能技術能耗相對較低，易操作。由于智能技術是新型先進設備的一種，并且其是集成性設備，體積相對較小，其在運行過程中，對電量的需求量不大，能耗相對較低，不但能夠有效節約空間，而且節能效果也較為理想。與此同時，集成化設備是將傳統設備進行了優化與改造，不但操作性較低，其便捷性隨之提升。其三，適應能力極強。智能技術設備采用的是系統模塊的設計概念，同時其能夠結合環境實際變化，針對改變進行不斷調整與搭配，使其能功能性得以提升[6]。

4 設備集成

智能技術廣泛運用得到了社會大眾的關注，不但達到了工業生產環境的合理控制，也對實際生產效率予以了良性管控，有效提升了工業生產效率。諸如，在進行煤炭開采工作中，智能技術得到了良好運用，系統實際控制程度對煤炭開采效率具有一定影響力。但是煤作為不能再生的重要資源，對其實際開采時需要制定一套可行性計劃，所以智能技術應用在順序控制中的良好作用不容忽視，務必要意識到其重要性。與此同時，智能技術應用于煤炭開采當中，還有助于保障施工安全，提高煤炭開采工作的安全性，而且有助于施工開采的穩定性維系，大幅提高了開采煤礦的施工效率[7]。

5 現場應用評價

在傳統油氣田冷卻循環水水質控制當中，繼電器的使用完全依托電磁性，與其他繼電器相比較而言，油氣田冷卻循環水水質控制中的繼電器相對更加簡便，安全性能略差，極易引發觸電事故，不利于油氣田冷卻循環水水質控制系統穩定性的長期維系，同時電磁繼電器的外接線也較為復雜，在安裝與后續維修、維護時的難度相對較大[8]。智能技術對現有繼電器進行了優化，使用虛擬繼電器，放棄使用電磁繼電器，有效緩解了反應時間長等諸多問題，其優勢顯著。例如：在油氣田冷卻循環水水質控制系統當中，通過運用智能技術，優化斷路器控制，從而提高其反應速度，實現短路控制的快速操作。此外，智能技術還能夠實現系統主動切換功能，靈活運用此技術的快速反應特性，確保設備與器材能夠得以良好保護，相較于傳統控制方法來說，更好地保障了其安全與穩定。同時，智能技術還有極強的數據存儲功能，而且存儲空間還支持多次調整，其應用意義也得到了充分彰顯。

閉路控制在油氣自動控制系統中，智能技術是補充型。閉路系統啟動方法可以分為自動、現場控制箱手動與機旁手動三種主要方法[9]。啟動泵機時，主要利用智能自動啟動的方法，自動方法還可以針對泵機使用實際情況予以適宜修正。機旁手動啟動主要對現場裝置進行開關的調試，通常情況下，需要相關人員結合泵機實際運行時間對其予以調節，并控制泵機運行時間，使其能夠控制在適宜范圍內，減少長期運行對設備造成零件損傷。機旁手動啟動過程中應注意，其務必要先將開關調節至支持人工手動操作的位置，避免出現操作沖突。當下，應用較多的操作控制方法為常規技術與智能技術的整合型技術，常規控制系統通常會用于智能技術的補充，以此確保泵機能夠持續穩定、安全運行，使泵機能夠長期處于安全回路的環境當中，減少智能控制系統在出現不同程度問題時，對泵機運行造成不良影響，常規控制系統是為了確保泵機的運行狀態，進而使系統功能性能夠維持安全與穩定。

根據智能控制系統的功能性，可將其分成三個主要單元，即電子調節、轉速測量與電液執行單位，其功能是為了確保調節器能夠在電器系統中得到良好運用，并且系統整體能夠維持穩定運行，根據調制解調器的實際調節規律，明確實際轉速的根本前提，再對其進行實際性的調整操控[10]。智能系統對油氣田冷卻循環水水質控制系統來說，就如同人類的大腦，通過對油氣田冷卻循環水水質控制系統的不同細節進行控制與調節，與此同時，智能系統還能夠有效連接系統與人員之間的關系，將油氣系統在運行過程中的實際情況即時反饋給操作人員，操作人員再將設定指令依次傳輸到油氣系統的不同組成部門，進而控制油氣整體系統，使其能夠長期穩定運行。

6 結語

綜上所述，科學技術不斷發展更迭，計算機與網絡技術發展得到了空前的進步與運用，在油氣田冷卻循環水水質控制的應用也趨向于成熟穩定發展。智能技術是當前油氣控制技術中較為先進的新興技術，不僅解決了傳統的油氣田冷卻循環水水質控制系統中存在的不同程度問題，且智能技術設備對不同環境的適應效果也有所提高，同時能耗也顯著降低，有利于企業成本的控制。但是智能技術的研發工作務必要不斷提升與優化，以確保智能技術能夠在工業生產中充分發揮作用，推動社會向現代化更穩定發展。