解雷 王衛(wèi)(新疆石油工程設(shè)計有限公司;新疆 834000)

新疆油田聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的自動化建設(shè)

解雷 王衛(wèi)(新疆石油工程設(shè)計有限公司;新疆 834000)

針對新疆油田聯(lián)合站含油污水處理量大、以及自動化處理程度不高、與油田信息化、數(shù)字化融合存在技術(shù)屏障等問題，進(jìn)行了聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)的自動化建設(shè)和設(shè)計，根據(jù)新疆油田含油污水特點，設(shè)計了油水分離工藝環(huán)節(jié)，自動化處理系統(tǒng)包括過程控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，采用SLC500 PLC、Rsview32TM組態(tài)軟件和PID調(diào)節(jié)器等實現(xiàn)了對含油污水脫水處理、加熱處理、復(fù)合電脫水處理等工藝過程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，形象的人機(jī)顯示界面便于操作人員進(jìn)行各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控，該系統(tǒng)提高油水分離處理效率，數(shù)據(jù)整理和歸檔更為及時，降低了數(shù)據(jù)記錄出錯率，解決了新疆油田油水分離以及污水處理自動化與信息化融合技術(shù)難點，實現(xiàn)了新疆油田迫切的數(shù)字化油田建設(shè)和發(fā)展的需求。

新疆油田；油水分離；自動化；信息化；數(shù)字化

0 引言

新疆大部分油田已經(jīng)進(jìn)入了高含水開發(fā)階段，近些年，加大了注水和注汽開采力度，導(dǎo)致不管是稀油和稠油的開采，都隨之會產(chǎn)生大量的含油污水，含油污水處理工作量和難度在逐步加大，同時，新疆油田聯(lián)合站在污水的處理以及油水分離自動化系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)不到實際要求，污水處理自動化和信息化融合存在較大的技術(shù)屏障，更是達(dá)不到數(shù)字化油田建設(shè)的發(fā)展要求，基于此，根據(jù)新疆油田聯(lián)合站油水分離實際難點，進(jìn)行了自動化處理系統(tǒng)研究，設(shè)計了符合實際需求的自動化控制系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)，采用SLC500 PLC、Rsview32TM組態(tài)軟件和PID調(diào)節(jié)器等實現(xiàn)了對含油污水脫水處理、加熱處理、復(fù)合電脫水處理等工藝過程的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，形象的人機(jī)顯示界面便于操作人員進(jìn)行各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控，提高油水分離處理效率，數(shù)據(jù)整理和歸檔更為及時，記錄過程中出錯概率大大降低了，自動化油水處理系統(tǒng)，對聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測、調(diào)節(jié)，有效地保證了油水分離工藝過程運(yùn)行的安全性、可靠性。

1 聯(lián)合站油水分離工藝

按照工藝流程組成結(jié)構(gòu)，新疆某油田聯(lián)合站油水分離系統(tǒng)主要包括4個部分，①脫除區(qū)、②加熱區(qū)、③電脫水區(qū)，④凈化油輸出區(qū)，組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。首先將新疆油田不同來源的含水原油進(jìn)行游離態(tài)水脫除工藝；其次將游離態(tài)水脫除處理后的液體在加熱爐進(jìn)行加熱處理，保持圍溫在30℃～40℃之間；隨后再次將剩余液體進(jìn)行復(fù)合電脫水工藝處理；最后將流出的凈化油進(jìn)入緩沖罐，隨時準(zhǔn)備與外接管道以及輸油泵對接，向下一環(huán)節(jié)進(jìn)行輸出。

圖1 新疆油田聯(lián)合站油水分離工藝流程

2 自動化系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

新疆某油田聯(lián)合站自動化油水分離系統(tǒng)由4個工作區(qū)構(gòu)成，一般兩個工作區(qū)間距在150m左右。在實際操作過程中，油水分離系統(tǒng)將通過遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控，來實現(xiàn)總控室與各個工作區(qū)之間信息傳遞，確保油水分離工藝運(yùn)轉(zhuǎn)正常，同時，在監(jiān)控過程中準(zhǔn)確獲取工藝處理數(shù)據(jù)，回傳給工作區(qū)和總控室進(jìn)行自動化控制。

根據(jù)油水分離系統(tǒng)要求，對自動化系統(tǒng)進(jìn)行全新的設(shè)計。主要是將工控機(jī)設(shè)計為上位機(jī)，位于總控室，將SLC500 PLC作為下位機(jī)，通過在兩者之間安裝DH+網(wǎng)實現(xiàn)工控機(jī)和SLC500 PLC之間的信息和數(shù)據(jù)傳遞，將實際油水分離工藝處理數(shù)據(jù)，從下位機(jī)向上位機(jī)的工控機(jī)上傳，操作管理人員可以便捷地通過工控機(jī)將各項指令傳達(dá)給下機(jī)位的SLC500 PLC，在SLC500 PLC接受到新的操作指令后，及時對油水分離系統(tǒng)各個工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)整，實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化控制，聯(lián)合站油水分離自動化控制系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 聯(lián)合站油水分離自動化控制系統(tǒng)示意圖

下機(jī)位的SLC500 PLC，利用本地的I/O模塊實現(xiàn)對原油加熱區(qū)、復(fù)合電脫水區(qū)控制，利用Flex I/O對游離水脫除區(qū)運(yùn)行的液位、溫度、壓力等參數(shù)進(jìn)行控制，同時進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的采集和調(diào)節(jié)，利用變頻器、Flex I/O、顯示界面等對凈化油輸出區(qū)信號和處理數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測和控制。

2.2 顯示操作程序

SLC500 PLC的主程序的功能主要包括3個部分，①采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，②實現(xiàn)過程控制，③報警，見圖3所示。

(1)數(shù)據(jù)采集：將油水自動化分離處理工藝信號進(jìn)行采集，隨后進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)信號的傳遞，發(fā)回人機(jī)管理操作界面，采用Rsview32TM組態(tài)軟件進(jìn)行界面顯示編程。

圖3 濾波程序

(2)過程控制：主要是對油水分離工藝參數(shù)進(jìn)行控制，包括溫度、壓力、液位等，發(fā)現(xiàn)異常運(yùn)行參數(shù)，將采用PID進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(3)報警系統(tǒng)：分為上限報警和下限報警，同時還配備了聲光報警。

Rockwell Automation提供的Rsview32TM組態(tài)軟件在圖形處理和顯示方面具有非常大的優(yōu)勢，通過編寫相應(yīng)的程序，可實現(xiàn)油水分離實際運(yùn)行參數(shù)在界面的顯示、手動操作界面和自動調(diào)節(jié)界面的顯示，以及遇到異常運(yùn)行狀態(tài)時報警界面的顯示，及時進(jìn)行各個環(huán)節(jié)的監(jiān)控。從顯示界面上可以獲取豐富的數(shù)據(jù)信息，包括運(yùn)行參數(shù)顯示、參數(shù)調(diào)整、運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)的整理和記錄、以及歷史運(yùn)行趨勢圖等。能夠直觀、形象和具體地對各個運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，同時便于操作管理人員對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控，包括油水分離過程中藥劑量的調(diào)整、歷史數(shù)據(jù)調(diào)用、液體排放閥的調(diào)節(jié)以及對異常情況的及時分析等等。

3 結(jié)語

通過對油水分離系統(tǒng)自動化建設(shè)，在新疆某油田聯(lián)合站進(jìn)行了設(shè)計和應(yīng)用，整體上效果良好，該系統(tǒng)具體以下特點：①油水分離工藝系統(tǒng)設(shè)計的參數(shù)很多，采用PID調(diào)節(jié)器可實現(xiàn)各項運(yùn)行參數(shù)的調(diào)控；②該系統(tǒng)功能比較齊全，尤其是將各個環(huán)節(jié)的運(yùn)行進(jìn)行界面顯示，操作人員可形象、直觀監(jiān)控和調(diào)節(jié)；③具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，可將各個工作區(qū)的信號和數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并進(jìn)行轉(zhuǎn)化和傳送，也可將歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、趨勢圖、報警信息等進(jìn)行整理、記錄和保存，隨時可打印輸出。該自動化系統(tǒng)的建設(shè)，能大大提高工作效率，縮短數(shù)據(jù)采集和處理時間，實現(xiàn)了油水分離處理各個環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控。解決了新疆油田油水分離以及污水處理自動化與信息化融合技術(shù)難點，實現(xiàn)了新疆油田迫切的數(shù)字化油田建設(shè)和發(fā)展的需求。

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解雷（1988- ），男，黑龍江佳木斯人，助理工程師，2008年畢業(yè)于東北石油大學(xué)自動化專業(yè)，主要從事油田自動化設(shè)計。