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試論采油站緩沖罐自控輸油技術的設計與應用

作時間:2019-09-12  來源:長慶油田第七采油廠  作者:丁里冬 張盼榮 康雁飛
   

         摘要 :近年來,由于改進了開采開發工藝,采油站緩沖罐的處理液量從原來的 60 t 上升到 90 t,給罐內液面控制帶來了更大的壓力。在這種情況下探究自控輸油技術的設計流程和實踐應用就顯得十分必要。本文首先就自控輸油技術原理進行了概述,隨后分別從設備選型、設計流程、系統安裝等方面,就該自動控制系統的設計與安裝技術要點展開了簡要分析,非常后分析了自控系統的實際應用效果。GVC壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
在石油生產的各個環節中,采油站緩沖罐的作用主要是對原油進行升溫,實現油氣分離。緩沖罐運行過程中,為了防止發生冒罐或排空等情況,要求必須將罐內液面維持在恒定水平,因此采取合理控制措施就顯得十分重要。
 
1 緩沖罐自控輸油的技術原理
工藝由液位傳感器,溫度傳感器,油罐液位變頻自動控制儀,自動 / 手動切換開關,再配接采油站原有的緩沖罐、變頻器、輸油泵組成。
 
液位傳感器通過采集緩沖罐的液位高度,送往油罐液位變頻自動控制儀,控制儀根據變頻曲線控制變頻器的輸出以調整輸油泵的轉數,從而達到緩沖罐液面使緩沖罐液位保持在一定范圍內,實現轉油站自動、連續、平穩輸油。同時設置緩沖罐高低液位報警系統、輸油泵主軸溫度報警系統、手動自動轉換系統。
 
2 采油站緩沖罐自控輸油技術的設計思路
2.1 技術要求
緩沖罐自控輸油系統具有組成設備多、調控要求高等特點,為了保證整個系統能夠穩定運行,同時盡可能降低整體成本,必須要結合實際生產需要,提前制定詳細的技術方案,明確具體的設計要求。簡單來說,緩沖罐自控輸油系統在設計與應用中應滿足以下方面的要求 :其一,出于成本控制考慮,在對老舊系統進行升級改造時,要盡可能利用原來的一些儀器設備等,節約資源。其二,由于緩沖罐在后期使用中,液面一直是波動變化的,在設計時應當設置閾值范圍。當罐內液面高于或低于閾值時,觸發報警,以便于值班人員從自動控制切換為手動控制。其三,自動控制系統也有可能發生設備故障,為了避免出現排空問題,應設置應急處理功能,一旦發生報警,立即暫停進油,避免故障擴大化。
 
2.2 設計流程
首先,根據當前采油站緩沖罐正常運行工況,確定基準液面。然后以該液面為參考,設置上下非常大波動范圍,例如將基準液面 ±5 cm 作為安全范圍。其次,在緩沖罐內安裝有多個微型傳感器。當實際液面低于基準液面 3 cm 時,傳感器會將信號發送給控制單元,然后控制單元發送指令,控制閥門增加開度,增加進液量,實際液面逐漸上升 ;當實際液面超過基準液面 3 cm 時,傳感器同樣發送反饋信號,控制單元減小閥門開度。按照上述自動控制方式,保證了液面維持在動態平衡狀態。非常后,如果實際液面低于或高于基準液面 5 cm,則發出報警。然后由當值人員檢查導致液面升高、降低的原因,并采用人工干預,使液面回歸正常。
 
2.3 主要設備
(1)液位采集使用在用的差壓變送器(輸出 4~20 mA,供電 24 V),選用相應的電動調節閥應為 4~20 mA 輸入 ;所在泵房內供電只能提供 220 V 供電,電動調節閥電機供電需選為 220 V。(2)磁翻板液位計安裝的液位變送器輸出應為 4~20 mA,以滿足備用需要。(3)為了節約空間,盡量使用懸掛式或立體式的好立機柜,后期進行日常養護或是故障排查都有一定的便利性。(4)蜂鳴器與傳感器配套使用,傳感器向控制中心反饋液面低位或高位信號后,蜂鳴器報警。(5)阻斷裝置,當自控系統中部分電子元件發生故障導致液位異常后,阻斷裝置可以保護系統,控制損失。
 
2.4 自動控制系統的安裝
在完成上述設計任務后,按照既定的安裝方案完成緩沖罐自控輸油系統的安裝工作。安裝過程中需要重點關注以下要點:其一,在泵房的進出口要安裝流程管線,其作用是方便對泵房所有的進出線路進行統一管理,減少了管線布設與維護的時間。在緩沖罐的進出口要安裝電控閥門,可以根據控制指令調節閥門開度。其二,在液位控制系統中增加一個差壓變送器,當檢測到自控系統中有電流或電壓異常信號后,自動切斷自控系統,提供雙保險。其三,不同供電系統好立供電,其中 220 V電源在泵房內,24 V 電源在值班室內。這樣既可以避免線路交叉,又可以保障供電安全。其四,完成上述安裝任務后,還要進行調試工作,例如人為調整液位高低變化,觀察報警系統是否正常運行等。確定自控系統各項功能穩定后,投入使用。
 
3 緩沖罐自控輸油技術的應用效果
某采油站于 2016 年 6 月份開始對緩沖罐輸油控制工藝進行升級改造,自控輸油系統投入應用后,取得了顯著效益,總結如下。
 
3.1 實現了連續、穩定輸油
以往采油站緩沖罐的液位波動范圍較大,根據工作記錄,液位波動浮動經常在 10~20 cm 之間,一方面輸油不穩定,另一方面也存在較高的安全隱患。而自控輸油技術投入運行后,罐內液位維持在(16±5)cm 之間,穩定性良好。另外,為了體現統計數據的客觀性,從該套自控系統投入使用后,利用監控設備每隔 1 h 自動記錄一次液位變化,繪制罐內液位變化曲線圖。從整體上來看,該曲線的波動變化規律,且整體保持平穩。
 
3.2 節能增效
在緩沖罐自控輸油系統中,變頻器發揮了重要作用。它能根據傳感器的反饋信號,以及控制單元發出的指令,完成自動微調。這樣既可以保證罐內液位不會出現明顯的升降變化,同時又能夠增強輸油泵效。通過對比自控輸油系統應用前后的泵效數據,發現在自控系統投入運行后,泵效增加了約 11 個百分點。另外,在聯合站運行中,還有一道加藥脫水工序。使用自控系統后,也減少了破乳劑的用量,節藥效果也比較明顯。如表 1 所示。
 
3.3 安全性提升
以往人工為主的罐內液位調控方式,除了效率低外,還具有一定的安全隱患。例如一旦因為人為操控失誤,或是故障損壞,導致罐內液位異常變化,很有可能發生泄漏甚至是爆炸事故。而使用自動控制輸油系統后,現場不需要安排技術人員,可以通過遠程控制的方式,在安全環境下完成對緩沖罐內部液位高低變化的監控。另外,即便是自控系統發生故障,也有阻斷功能,在安全環境下開展故障檢修,因此整體安全性也得到了大幅度的提升。
 
3.4 經濟效益提升
緩沖罐自控輸油系統自投入以來,平均日節電35.07 kWh,累節電 60 160 kWh,按照電費 0.56 元 /kWh 計 算, 累 計 節 約 電 費 3.47 萬 元 ;平 均 日 節 氣1.024×104 m3,累節氣 122.88×104 m3,按照天然氣 0.58元 /m3 計算,累計創效 71.2704 萬元 ;平均日節破乳劑0.825 t,累節藥 99 t,按照破乳劑價格 9 113 元/t 計算,累節約藥劑費 90.2187 萬元。綜合以上,節省三項費用共計 164.9591 萬元。
 
4 結語
自動化和智能化技術的運用為采油站各項工作開展帶來了極大的便利。緩沖罐液位控制是關系到采油站生產效率的重要工序,自控輸油技術的運用,保證了液位穩定,實現了持續高效運行,給采油站的效益提升起到了技術支持作用。采油站要結合自身情況,盡快做好自控輸油系統的設計與應用,在節本增效、保障安全等方面發揮該技術的應用價值。
 
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