劉偉東

摘要：隨著我國社會水平的提升，經(jīng)濟步伐的推進，我國的油田事業(yè)也在這個過程中得到了較大程度的發(fā)展。目前，油田在實際生產(chǎn)當(dāng)中更多的應(yīng)用注汽鍋爐，其也由于所具有的高壓、高溫、安全性以及高效率特征成為了稠油開采中非常重要的一項注汽設(shè)備。在本文中，將就自動控制技術(shù)在熱力注汽鍋爐中的應(yīng)用進行一定的研究與分析。

關(guān)鍵詞：自動控制技術(shù) 熱力注汽鍋爐 應(yīng)用

1 概述

熱力采油是我國目前稠油開采過程中較為經(jīng)濟與成熟的一種方式，其通過油田注氣鍋爐以及注氣站所產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽將其注入到油層之中，以此在使稠油粘度得到降低的同時使我們的稠油采收率得到提升。而隨著近年來我國稠油開展規(guī)模以及數(shù)量的增加，也使得我國原油的供熱站數(shù)量已經(jīng)不能夠滿足稠油開發(fā)的熱采要求。而對于所建設(shè)的注氣站來說，其會由于其中所具有的鍋爐都是以人工的方式進行監(jiān)控的，如果鍋爐在實際運行過程中出現(xiàn)了一定的問題故障，很難被現(xiàn)場操作人員在第一時間發(fā)現(xiàn)，僅僅在問題出現(xiàn)之后、報警停爐發(fā)生時才能夠?qū)@部分問題進行處理，大大影響了鍋爐注汽質(zhì)量以及運行時間。同時，由于部分汽站中工作人員技術(shù)、數(shù)量的缺乏，也會使注氣站在工作中往往存在較大的人員操作隱患。近年來，我國的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都得到了較大程度的發(fā)展，在這種環(huán)境下，使用自動控制技術(shù)對注汽鍋爐進行操作與監(jiān)控已經(jīng)成為了我們稠油充汽過程中的一項重要目標(biāo)。對此，就需要我們在對該種自動控制技術(shù)進行充分把握的基礎(chǔ)上掌握其應(yīng)用要點。

2 以往自控系統(tǒng)存在問題

2.1 在以往自動系統(tǒng)中，油田注汽鍋爐更多的是以較為常規(guī)的PLC模式進行控制，且能夠?qū)Χ鄠€點實施監(jiān)控工作。但是，對于這種方式而言，其所具有的參數(shù)往往以較為分散的方式分布于監(jiān)測點中，在工藝流程以及設(shè)備參數(shù)方面僅能夠依靠人工的方式進行調(diào)查與分析，所具有的準確性也較低。

2.2 對于鍋爐設(shè)備運行情況的監(jiān)控與注汽數(shù)據(jù)的采集來說，也僅僅依靠現(xiàn)場操作人員的巡查完成。且部分儀表設(shè)備如輻射段壓力表、溫度表等都被安裝在鍋爐上方，不僅所具有的高度非常難以進行檢查，且安裝位置處的溫度也較高，不利于設(shè)備的長久運行。

2.3 原有系統(tǒng)對于各項參數(shù)所具有的測量精度較低，且在顯示方面也存在著較大的誤差。另外測量結(jié)果在很大程度上會受到振動情況以及環(huán)境溫度的影響。

2.4 不能夠?qū)崿F(xiàn)故障預(yù)警，很容易出現(xiàn)停爐現(xiàn)象，并對注汽質(zhì)量以及工作穩(wěn)定性產(chǎn)生一定的影響。

3 新式自動控制系統(tǒng)

近年來，隨著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計算機技術(shù)的逐漸成熟，使得PLC在我國現(xiàn)今的工業(yè)控制中得到了較為廣泛的應(yīng)用。對于可編程控制器來說，其是以PLC為主要核心的一種工業(yè)控制裝置，不但制作成本較低，且具有著較好的操作性以及應(yīng)用穩(wěn)定性，目前已經(jīng)成為了我國石油化工企業(yè)實現(xiàn)自動化工作的主要系統(tǒng)。

以遼河油田中所使用的單管鍋爐來說，其工作方式為直流類型，能夠?qū)④浰诮?jīng)過加壓之后吸收余熱，并在自身溫度得到提升之后進入到加熱管之中，且在進入到加熱管后對燃燒時所具有的煙氣以及高溫火焰溫度進行吸收，并在溫度的不斷上升中汽化成高溫蒸汽，進而經(jīng)過專門蒸汽管道的運輸將其傳輸?shù)讲煌挠途?。在此過程中，系統(tǒng)中所具有的天然氣燃料也會通過管道的傳輸進入到噴燃氣中，并同噴燃氣中所具有的預(yù)熱空氣以非常充分、全面的方式進行混合最終進入到燃燒室中。而在其燃燒的過程中，所產(chǎn)生的大量煙氣以及高溫火焰則會在系統(tǒng)燃燒室中對水管中所具有的軟水進行加熱，之后再通過高溫?zé)煔獾淖饔脤︻A(yù)熱器中的空氣與水進行加熱。

通過對企業(yè)注汽鍋爐儀表系統(tǒng)所具有的控制技術(shù)以及應(yīng)用工藝的研究，我們也對原有空壓機的運行方式實施了一定的技術(shù)改造，以此使空壓機能夠通過壓力罐壓力的大小根據(jù)自身的需求對系統(tǒng)進行啟、停等自動控制，并以此對以往系統(tǒng)中空壓機磨損以及電能的損耗問題進行了良好的解決。而在實際控制過程中，則以下述方式運行：首先，空壓機以PLC作為系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，并在系統(tǒng)原有的供風(fēng)裝置中加設(shè)了儲氣罐以及壓力檢測模塊。之后，我們則可以通過網(wǎng)絡(luò)的方式對系統(tǒng)管網(wǎng)所具有的壓力進行實時的檢測，并根據(jù)其所具有的壓力值實現(xiàn)開機以及停機的功能：當(dāng)儲氣罐壓力高于某值時，空壓機在對壓力檢測后則會實現(xiàn)停機動作；而當(dāng)儲氣罐壓力低于某值時，空壓機在對壓力檢測后則會實現(xiàn)開機動作，并以此使自動控制空壓機技術(shù)成為了可能，且在這個過程中還獲得了良好的節(jié)能效果?？梢哉f，通過這種PLC自動系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅能夠使我們以更為簡便、高效的方式對系統(tǒng)進行控制，還能夠在減少設(shè)備檢修次數(shù)、節(jié)約設(shè)備維修費的同時大大的延長設(shè)備使用壽命。

4 自動控制系統(tǒng)在熱力注汽鍋爐中的應(yīng)用

對于鍋爐自動控制系統(tǒng)的主要任務(wù)來說，就是要保障燃料燃燒熱量能夠一直滿足蒸汽負荷需求，并在此基礎(chǔ)上能夠使鍋爐能夠以更為經(jīng)濟、穩(wěn)定的方式運行。具體實施方面，我們可以從以下幾個方面重點入手：

4.1 穩(wěn)定蒸汽母管壓力 在鍋爐燃燒過程中，保持蒸汽母管一致處于恒定的壓力是我們實現(xiàn)自動控制的一項重要任務(wù)，如果蒸汽壓力在燃燒過程中出現(xiàn)了一定的變化，就代表著負荷設(shè)備所具有的蒸汽消耗量同鍋爐的蒸汽產(chǎn)生量存在一定的差異。面對此種情況，就需要我們能夠?qū)θ紵墓?yīng)量進行適當(dāng)?shù)母淖?，并以此使鍋爐的燃燒發(fā)熱量也會得到優(yōu)化，進而使系統(tǒng)蒸汽量得到改變的基礎(chǔ)上使蒸汽母管所具有的壓力保持在額定值。而這一系列操作的過程，則稱之為系統(tǒng)的熱負荷以及氣壓控制。可以說，氣壓是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的一項重要保障，也是保障負荷設(shè)備穩(wěn)定工作的必要條件。

4.2 維持鍋爐燃燒狀態(tài) 鍋爐燃燒所具有的經(jīng)濟性以及穩(wěn)定性也是鍋爐燃燒自動控制中非常重要的一項任務(wù)。對于其所具有的經(jīng)濟性來說，我們很難以直接的方式對其進行測量。對此，我們則會根據(jù)燃料量、送風(fēng)量所具有的比值以及鍋爐煙氣含氧量對該參數(shù)進行良好的表達?？梢哉f，如果我們對空氣量同燃料量所具有的比值進行良好的保持，就能夠幫助我們在鍋爐應(yīng)用中獲得最優(yōu)的燃燒效率以及熱量保持。而如果沒有對該比值數(shù)值進行良好的確定與保持，則會造成燃料不完全燃燒問題的出現(xiàn)。

4.3 維持爐膛負壓 如果爐膛負壓參數(shù)出現(xiàn)了一定的變化，則表明鍋爐在送風(fēng)量期間存在著一定的數(shù)值差異。在一般情況下，我們需要將鍋爐爐膛負壓保持在500Pa左右，在該負壓區(qū)域內(nèi)，鍋爐的工作條件、燃燒情況以及運行穩(wěn)定性都具有著最佳的狀態(tài)。而如果爐膛所具有的負壓值過小，不但會對鍋爐燃燒環(huán)境所具有的衛(wèi)生情況產(chǎn)生影響，也會因為爐膛噴火情況的出現(xiàn)而對工作人員以及周圍設(shè)備的安全性造成隱患；而當(dāng)爐膛負壓過小時，爐膛的漏風(fēng)量則會因此增大，并以此使引風(fēng)機煙氣以及電耗所產(chǎn)生的熱量損失會得到增加。對此，就需要我們在鍋爐運行過程中能夠通過送風(fēng)量、引風(fēng)量以及燃燒量三者參數(shù)的控制與搭配對爐膛壓力進行良好的保持。

在鍋爐燃燒自動控制工作中，為了使整個系統(tǒng)能夠具有良好的運行狀態(tài)，我們首先就要保證送風(fēng)量、引風(fēng)量以及燃燒量這三項關(guān)鍵參數(shù)能夠保持不變，并在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)內(nèi)部所產(chǎn)生的擾動情況進行及時的補償。而在內(nèi)部擾動方面，則主要包括由電網(wǎng)頻率引起的三項參數(shù)變化以及燃料質(zhì)量變化等等。如果系統(tǒng)在運行過程中存在負荷外擾作用，則需要我們能夠?qū)θ梾?shù)之間所具有的比例進行及時的變更，并以此保證鍋爐在滿足負荷需求的基礎(chǔ)上使?fàn)t膛溫度、燃燒經(jīng)濟性以及蒸汽母管壓力參數(shù)都能夠保持在正常的范圍內(nèi)。

5 結(jié)束語

可以說，在稠油開采過程中，熱力注汽鍋爐是非常重要的一項設(shè)備。在上文中，我們對自動控制技術(shù)在熱力注汽鍋爐中的應(yīng)用進行了一定的研究與分析，而在實際操作過程中，也需要我們能夠通過自動控制系統(tǒng)的良好建立與應(yīng)用來更好的提升工作開展質(zhì)量。

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