油田自动化仪表的应用及维护

程秀玲 单水维 盛雁龙

1内蒙古包头轻工职业技术学院自动化学院 2内蒙古第一机械制造集团有限责任公司3铁道部驻包头车辆验收室

油田自动化仪表的应用及维护

程秀玲1单水维2盛雁龙3

1内蒙古包头轻工职业技术学院自动化学院 2内蒙古第一机械制造集团有限责任公司3铁道部驻包头车辆验收室

在石油开采过程中，自动化仪表主要用于生产过程中液压、温度、气压及流量等有关参数的测定，即为石油开采过程提供精确的相关参数。如果自动装置因不明原因导致系统处于瘫痪状态，首先要采用手动控制装置，根据操作工艺流程把相应的参数调整好，使其能够正常运转；然后查询导致系统故障的原因，对每个细小的环节都要加以巡视，确保无误后再进行下一步的检查。由于设备常年在地表下受到不同程度的腐蚀，对器件都有一定的损伤，所以要加强日常的保养。

油田生产；自动化仪表；应用与维护；故障处理

1 自动化仪表系统组成

在当前油田生产检测过程中，仪表设计采用了时序控制原理和参数输入控制理论。其中时序控制原理主要采用时分复用和频分复用，通过设定不同程序进行相关参数测定。设备中时分复用划分的依据主要是时序芯片电路的测试，并且自动化仪表中采用集成时序芯片，每个芯片的引脚排布不同，使得后续设备检测的程序流程也会有所差异。其中每个芯片中有6对引脚，并且每个引脚所控制的电路中的放大电路程序也不尽相同，最后形成环回电路[1-2]。在时分复用过程中，主要是按时间分配关系进行调整，每间隔3 s内时序控制系统便会自动调整仪表内的时序逻辑关系，让设备实现元器件的自动检测功能。

参数输入控制系统主要是运用仪表内设定的运行程序进行相关功能的执行。参数输入控制系统包括仪表温度参数、气压参数及周围环境的运行参数。大庆油田对自动化仪表系统进行温度参数设定时，主要根据油田生产环境的运行参数，使其符合生产实际的需要，一般油田内部运行的仪表环境温度大约在400～500℃，这就要求仪表应能自动调整到与之适应的温度，若不能进行温度参数调整，当温度超过仪表允许最大参数时会造成仪表的炸裂。

2 检测过程与控制仪表

在油田开采设备上运用了一些自动控制的仪器来代替原有人工控制的操作，减少生产过程中一些不必要的操作程序。自动化仪表主要用于生产过程中液压、温度、气压以及流量等有关参数的测定，即为石油开采过程提供精确的相关参数。自动检测流程和普通检测流程差别不大，只需把该装置安装在需要测量的位置，调整好相应的设置参数。其中气压值设置为标准大气压，若在开采过程中气压值偏高或偏低，该自动装置会做出相应的调整，把气压调整到标准大气压下[3]。一般将水银柱的高度调到13 mm的位置，此为正常开采液压，普通的液压检测计只能检测到20 mm汞柱的位置，但是该液压检测计能检测到48 mm的位置，即使遇到再大的液体压力，该仪器也不会被损坏。

该装置主要负责温度的控制，保持温度在允许值±3℃范围内。最关键的是液流运转流速控制，如果原油在往上运输的途中，突然流速由10 m/s变化到35 m/s，虽然在直线传输过程中没有大碍，但是在拐弯节点处或者是接头位置，都会导致油管的崩裂。因为液体流速的压强和截面面积有关，由p=F/S可知，在压强一定的情况下，减少受力面积，就会引起相应压力的增大。该自动装置控制液压流量时，只允许比平均值小。使用自动化仪表大大减少了油井管理员一些生产流程中的操作，提高了自动化生产工作的效率。

3 油田自动化仪表的维护

3.1 常见故障的处理

如果自动装置因不明原因导致系统处于瘫痪状态，首先要采用手动控制装置，根据操作工艺流程把相应的参数调整好，使其能够正常运转。然后查询导致系统故障的原因，对每个细小的环节都要加以巡视，确保无误后再进行下一步的检查[4]。

3.2 仪表的日常维护

由于设备常年在地表下受到不同程度的腐蚀，对器件都有一定的损伤，所以要加强日常的保养。在日常维护过程中主要是观察及更换测试信号灯,对老化的线路及受损的元件及时更换，以免影响正常工作。在更换测试信号灯时，要注意不是任何信号灯都可以安装到此仪表设备上，因为在高温高压的环境下，一般的信号测试灯不易承受，即便安装好以后，在自动化仪表正常工作过程中，甚至有时使用不到1 h就会炸裂。目前信号测试灯都是采用耐高温、耐高压的材料制作，并且在灯泡内充入了惰性气体——氖气，其化学性质稳定，不易发生爆炸等现象。

在对老化的线路更换时，也要注意以下几点原则[5]：首先，设备本身的功率较大，对缆线的粗细程度有一定的要求，过细的线缆不仅会烧焦本身绝缘胶皮，而且引带的电流较小，不能支撑设备的功率，使仪表发出“嗡嗡”的声响，这对设备的损坏最大；其次，较粗的缆线提供的功率远远大于仪表正常工作时的功率，所以缆线的功率务必要选择好；最后，是对零部件的更换，对于一般的零部件而言，只要掌握好技术参数，在数控车床上进行相

应的加工便可得到。但是在这里面也包含了许多小细节，其中之一就是零部件的材质。需要耐酸碱的材质时，就不能用简单的铁、铝等制做，需要用到合金。合金的最大优点就是多种金属混杂在一起，兼容了多方材质的优点。比如铝合金在铝单质的基础上掺杂了钢、镍，不但兼容了钢硬度大的特点，而且还融合了铝优良的散热性能及镍熔沸点较高的优点。与其自身单质相比而言，在性质方面就会相差很多。以上几点都要牢牢把握好，任何一项出了差错都会引起大的问题，所以要加强日常维护知识常规，减少设备的故障率。

[1]吴俊彦，刘彦波．石油化工设备维护检修规程：仪表[M]．北京：中国石化出版社，1999.

[2]何荣群，苏立伟．浅析自动化检测仪表与执行器[J]．经济技术协作信息，2009（33）：123-126.

[3]温刚，黄道平．自动化与计算机控制技术[M]．广州：华南理工大学出版社，2001.

[4]蒋勤勤，肖军．自动化仪表与装置[M]．北京：中国标准出版社，2005.

[5]吴明，孙万富．油气储运自动化控制技术[M]．北京：化学工业出版社，2005.

（栏目主持关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.040