自动化控制系统在油田集输泵站的应用
摘要：针对油田集输泵站生产操作和管理落后的现状，设计了自动化控制系统。描述了Opto22 ME计算机监控系统的结构和功能，以及它在集输泵站分离器岗的应用。应用结果证明，该系统可以实时自动监测、控制集输处理过程中各生产部位的工艺参数，保证油气集输生产的安全进行，优化现场操作条件，提高生产效率。
关键词：油田集输泵站；自动化控制系统；实时监控；分离器；应用
Keywords:Oilfield Pumping Station;Automation control system;
Real-time monitoring;Separator;Application
一、前言
胜利油田现河首站投产于1965年，作为一个老站，设备陈旧老化，事故率、运行维护费用高、职工劳动强度大的矛盾日益突出，随着生产规模的扩大，集输处理量不断增加。由于监测参数量多，以往靠人工检测储油罐液面、油水界面对盘库不准，手动控制脱水器界面难度高，这些因素给首站生产操作和管理带来很大困难。为适应现代化生产的要求，使生产和管理实现自动化，根据首站现状，2004年实施了集输泵站的自动化改造，并成功地用于集输泵站的自动化生产中。
二、自动化监控系统介绍
（一）ME控制系统简介
根据首站现状，采用美国Opto22公司的ME计算机监控系统作为首站自动化监控系统的骨干结构。该系统采用上、下位机方式，在现场采用多级CPU进行控制处理，各I/O模块对输入输出信号能提供4000V的隔离，系统的实时性、可靠性、灵活性优于其他系统。系统的上位机主要由工控机、控制软件组成；下位机主要由控制器、智能板、I/O模块组成。上位机与控制器通过100Mb/s以太网进行通信，控制器与智能板通过RS485进行串行通信，I/O模块直接插在智能板上。控制软件从上位机通过以太网下载至控制器。
该控制系统的特点如下：一是可靠性高、二是可维护性高、三是智能化、四是实用性强。
（二）ME控制系统构成
站内设有一套计算机控制系统，分为两级控制，上位机控制设在主控室，负责全站工艺流程数据管理，根据不同工艺流程，将控制岗位划分为分离器岗、计量岗和外输岗，每个岗位均设现场控制机一套，负责工艺流程显示、数据采集与控制。计算机控制系统的结构如图1所示。
1.现场控制单元
现场控制单元分布于联合站的各个岗位，负责现场数据采集和控制策略的实现，是智能联合站的核心部件。其采集数据主要包括：每台分离器的液位、入口压力和温度、出口汇管压力和温度、脱水泵房和外输泵房的进出口压力、温度、流量泵的电流和电压、每台流量计的来油温度和压力。
各控制单元和上位监控站同时作为控制网络的一个节点，能进行高速对等通讯。ME控制系统采用的现场控制单元主控器为SNAP-LCM4 主控器，可支持串口、ARCNET、以太网，可实现多种通讯方式组合，满足工业现场的要求。ME控制系统采用SNAP-B3000单元处理器，其主要功能是可完成和主控器之间的多种通讯方式，并对主控器的要求作出快速的响应；实现I/0的智能化，处理简单的逻辑功能，对本单元的I/0点进行定期扫描。
2.上位机监控站
上位机监控站可以通过组态构成各种功能画面，借助于这些画面可以完成对生产过程的监视及控制。它主要显示参数总貌、工段、细目、趋势、流程图画面、设备启停状态及PID调节功能、系统显示画面示意及各种报表功能，系统数据覆盖了全部生产装置和生产环节，便于形成完整的实时生产管理系统，图2和图3分别为分离器区生产数据显示画面和工艺流程显示画面。
联合站的数据通过网络，实时进入信息中心的数据库中，通过分析软件，可及时形成各类分析图表。使用标准的网页浏览器可以对系统信息进行监测，生产运行情况、设备情况、计量数据、油气产量等数据一目了然。
三、自动化监控系统在分离器岗的现场应用及效益分析
（一）现场应用实例
实例1：2005年3月12日凌晨3点，操作人员发现1#分离器采油六队的液位由原来的0.98mm降到0.65mm，压力由0.28Mpa降到0.23Mpa，及时到现场进行检查，排除了分离器的故障，经过分析判断，认为是采油六队的来液量减少，立即与采油六队联系。经过巡线，发现是采油队一个计量站的外输管线穿孔。由于首站发现及时，使采油队在最短时间内发现问题解决问题，避免了场地污染等事态的扩大。
（二）有助于操作人员准确调节油气分离器
油气分离器工作的好坏，以分离质量和分离程度来衡量，分离质量差，不但随气体流失了本该纳入液相的轻质油，降低了原油的质量和数量，而且气管线中存在的液相原油会增大阻力损失，严重时甚至堵塞气管线，分离程度不好，造成出油管串气，减少产气量。采用自动化监控系统后，操作人员能够根据数据显示，及时准确地进行调节，使分离器液位始终保持在1/2～2/3的位置，保证了分离器的分离效果，减小过多的气体造成沉降罐内液体的搅动，提高了原油计量的准确性，并最大限度地增加产气量，提高了经济效益。
四、结论
本文介绍的自动化控制系统功能先进，在油田集输泵站中，能够适应现代化生产的要求，使生产和管理实现自动化，可以实现在线连续、自动监测、控制集输处理过程中各生产部位的工艺参数， 有效防止生产事故的发生，具有推广使用价值。
