李熠等

摘 要：隨著油田勘探開發(fā)的進(jìn)度逐步加快，邊探井的開發(fā)將為公司開發(fā)井網(wǎng)的布局提供必要的技術(shù)支撐，而邊探井的生產(chǎn)落實情況就顯得尤為重要，在開發(fā)過程中，由于邊探井所處的地理位置相對偏遠(yuǎn)，交通不便、電力、網(wǎng)絡(luò)缺失等因素，給油井生產(chǎn)帶來諸多不便，為了落實開發(fā)效果，邊探井一般采用發(fā)電機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行開采，而可靠地供電保障才能確保油井采油時率，如實反映油井生產(chǎn)工況，為邊探區(qū)域開發(fā)取全取準(zhǔn)資料提供依據(jù)。目前，由于操作人員技術(shù)水平參差不齊，對設(shè)備的性能做不到“四懂三會”，造成設(shè)備故障率較高，嚴(yán)重影響了采油時率和區(qū)塊開發(fā)的政策制定。如何最大限度的減少人為因素的影響，確保油井生產(chǎn)時率，文章認(rèn)為可以通過對柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造，來實現(xiàn)油井自動化監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：調(diào)速器；電子調(diào)速器；遠(yuǎn)程控制；開井時率

中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）15-0010-02

1 改造前柴油機(jī)的利弊

目前，公司配備的柴油發(fā)電機(jī)組的配套柴油機(jī)基本為東風(fēng)135系列柴油發(fā)電機(jī)組。

該系列柴油發(fā)電機(jī)組具有操作簡便、易于維修的特點，缺點在于發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)較為簡單，受人為操控影響因素較大，不能實現(xiàn)故障自檢，事故停車，及參數(shù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程“遙控、遙測”技術(shù)的實現(xiàn)。

隨著發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前所使用的柴油發(fā)電機(jī)組可以通過技術(shù)改造，使改造后的發(fā)電機(jī)組具有故障自檢，事故停車，及參數(shù)監(jiān)測和遠(yuǎn)程“遙控、遙測”，從而最大限度地減少人為因素的影響，確保油井生產(chǎn)時率。

2 柴油機(jī)的改造技術(shù)

2.1 柴油機(jī)調(diào)速器的技術(shù)改造

柴油發(fā)電機(jī)要求負(fù)載發(fā)生變化時，其輸出的電壓和頻率保持穩(wěn)定，保證用電設(shè)備的運行穩(wěn)定，不能隨負(fù)荷的減少或增大導(dǎo)致柴油機(jī)輸出功率的變化，從而導(dǎo)致所供電的設(shè)備電壓不穩(wěn)。

柴油機(jī)是輸出電壓的大小是由不同轉(zhuǎn)速決定的，而轉(zhuǎn)速是通過循環(huán)泵油量的調(diào)節(jié)實現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)柴油機(jī)的油量使其轉(zhuǎn)速達(dá)到規(guī)定的范圍稱為柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。實現(xiàn)這種功能就要通過專門的調(diào)速裝置，這種根據(jù)柴油機(jī)負(fù)載的不同變化自動調(diào)節(jié)油量大小使其達(dá)到要求的轉(zhuǎn)速范圍的裝置稱為調(diào)速器。

調(diào)速器按執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式、液壓、電子調(diào)速器三種。而公司目前使用的柴油發(fā)電機(jī)所采用的調(diào)速器均為機(jī)械調(diào)速器。

①機(jī)械調(diào)速器。

是利用飛重產(chǎn)生的離心力直接去移動油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以調(diào)節(jié)柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，由于要通過操作者的不斷觀察和工作經(jīng)驗，對發(fā)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以調(diào)速器工作能力小，靈敏度和精度相對較低，操作誤差較大，不能實現(xiàn)精準(zhǔn)控制，如圖1所示。

②電子調(diào)速器。

電子調(diào)速器的組成包括轉(zhuǎn)速控制器、執(zhí)行器、轉(zhuǎn)速傳感器和相互連接的電纜等，轉(zhuǎn)速控制器上含有轉(zhuǎn)速設(shè)定電位器，其設(shè)置柴油機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速傳感器安裝在柴油機(jī)的飛輪齒圈部位，它是一個磁電式轉(zhuǎn)速傳感器，柴油機(jī)的實際轉(zhuǎn)速有這個傳感器采集。傳感器采集輸出的信號為頻率與柴油機(jī)轉(zhuǎn)速成比例的交流電壓信號，該信號經(jīng)轉(zhuǎn)成為直流電壓，與轉(zhuǎn)速設(shè)定值比較后得到轉(zhuǎn)速偏差量；該偏差量經(jīng)經(jīng)調(diào)節(jié)器運算放大后轉(zhuǎn)換成電流控制方式向執(zhí)行器輸出驅(qū)動電流，執(zhí)行器在驅(qū)動電流的作用下壓縮復(fù)位彈簧作直線運動輸出，其加油方向驅(qū)動力與線圈繞組內(nèi)控制電流成比例，減油方向復(fù)位力由復(fù)位彈簧產(chǎn)生，執(zhí)行器輸出桿作用柴油機(jī)噴油泵齒條相減小轉(zhuǎn)速偏差方向運動從而控制柴油機(jī)在所設(shè)定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運行。

改造后的柴油機(jī)所采用的調(diào)速器均為電子調(diào)速器。電子調(diào)速器采用的是轉(zhuǎn)速信號檢測和執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電氣方式的調(diào)速器。該調(diào)速性能優(yōu)異、動作靈敏、響應(yīng)速度快、動態(tài)與靜態(tài)精度高、功能齊全、安裝維護(hù)方便、便于實現(xiàn)遙控與自動控制，如圖2所示。

2.2 電控系統(tǒng)的改造

目前東風(fēng)4135系列的發(fā)電機(jī)部分配用的控制箱多為簡易電控箱，該電控箱具有操作簡便、顯示直觀，方便維修的特點。

改造后電控箱采用HGM7X20柴油發(fā)電機(jī)控制器采用32位ARM處理器，實現(xiàn)了多種參數(shù)的精密測量、定值調(diào)節(jié)以及定時、閾值整定等功能，集成了數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，用于單臺柴油發(fā)電機(jī)自動化及監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了柴油發(fā)動機(jī)的遙控、本地開機(jī)/停機(jī)、數(shù)據(jù)測量、報警保護(hù)及“三遙”功能。HGM7X20柴油發(fā)電機(jī)控制器既可從控制器前面板調(diào)整，又可通過控制器帶有的遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊接口，利用PC機(jī)通過通信接口調(diào)整及遠(yuǎn)程監(jiān)控，實現(xiàn)對發(fā)電機(jī)的開機(jī)、停機(jī)等操作，內(nèi)置看門狗，確保程序執(zhí)行順暢。內(nèi)置速度檢測環(huán)節(jié)，可精確地判斷起動成功、額定運行、超速狀態(tài)，可循環(huán)保存99組歷史記錄，并可在現(xiàn)場對記錄進(jìn)行查詢，確保實時數(shù)據(jù)的及時性、準(zhǔn)確性；所有參數(shù)均采用數(shù)字化調(diào)整，摒棄了常規(guī)電位器的模擬調(diào)整方法，提高了整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。

改造后的電控箱具有對發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控記錄、運行自檢、故障檢測及保護(hù)功能，可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、遙感、遙測、操作更簡便、自動化、信息化程度高等特點，如圖3所示。

3 改造后的經(jīng)濟(jì)效果評價

3.1 改造前后的維修費用對比

改造前由于受操作人員操作水平的限制發(fā)電機(jī)組經(jīng)常因為缺水、機(jī)油乳化等人為因素造成柴油機(jī)粘缸事故，維修一次大約需要維修費1萬元左右，改造前一臺柴油發(fā)電機(jī)組一年維修費用約在3萬元左右。

改造后由于增加了自動監(jiān)控裝置，發(fā)電機(jī)組一旦出現(xiàn)故障，機(jī)組便可以啟動自檢程序進(jìn)行自檢，同時發(fā)出報警信號，并根據(jù)自檢狀況可實現(xiàn)繼續(xù)運行和故障停車指令，最大限度的保證了設(shè)備不會帶病運行，減少了因設(shè)備帶病運行造成的損失。改造費用大約1.5萬元。（電子調(diào)速系統(tǒng)0.8萬元、電控箱0.4萬元，測試及技術(shù)服務(wù)費0.3萬元）

改造后經(jīng)濟(jì)效益，改造后由于增加了監(jiān)控裝置減少了因缺水、機(jī)油乳化等人為因素造成的粘缸事故的發(fā)生，可有效降低大修費用1萬元。

3.2 減少了停井時間，提高了采油時率

改造前由于發(fā)電機(jī)組的粘缸事故往往維修機(jī)組需要1周的時間，停井時間長，采油時率低。

改造后由于杜絕了發(fā)電機(jī)粘缸事故的發(fā)生，減少了停井時間提高了采油時率。

3.3 可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

通過改造使改造后的機(jī)組具備了數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳、實時監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制的功能，提高了設(shè)備的自動化控制的性能，如圖4所示。

通過具有短信收發(fā)及GPRS數(shù)據(jù)傳輸功能的SG361 GMS/

GPRS，模塊實現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組的遠(yuǎn)程控制，可實現(xiàn)遙感、遙測的控制需求。同時可以采用手機(jī)APP功能實現(xiàn)手機(jī)監(jiān)控方便。

4 結(jié) 語

①通過分析，柴油發(fā)電機(jī)組的技術(shù)改造還是可行的，建議使用改造后的柴油機(jī)。

②改造后的柴油機(jī)減少了認(rèn)為控制因素，自動化、信息化程度高。

③改造后的柴油機(jī)大大降低了維修費用和維修次數(shù)，減少了停井時間，提高了采油時率，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊貴恒.柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)手冊[M].北京：化工工業(yè)出版社，2009.

[2] GB/T 12786-1991，自動化柴油機(jī)組通用技術(shù)[S].