联合站油水分离系统的自动化建设

吉林工商学院

联合站油水分离系统的自动化建设

宫婷吉林工商学院

联合站油水分离系统按照工艺流程可划分为游离态水脱除区、加热区、复合电脱水区及净化油输出区等4个部分。油水分离自动化控制系统程序主要有两部分组成，包括显示操作程序和过程控制程序。显示操作通过程序代码建立人机界面，来实现对控制系统监控；过程控制主要通过SLC500PLC来实现，主要功能包括实时数据采集、调节环节以及报警系统。该油水分离自动控制系统投入运行后，不仅能减小工作人员工作量，而且能实时监控生产运行状况，在提高工作效率的同时，保证了处理工艺的正常运作。

联合站；工艺流程；油水分离；自动化

联合站的油水分离设备主要有电脱水器和游离水脱除器，但是在原油脱水的许多环节上还是采取手工操作，比如数据采集、报表整理等，工作人员工作量大、数据繁多，难以保证数据采集和记录的准确性，最终影响作业效果。为了建立高效的油水分离系统，引进了自动化改造技术，改造后的系统不但能自动控制油水分离，并且能实现用屏幕上的直观形象画面取代主控仪器显示，用自动化的控制系统来维护联合站油水分离系统的正常运行，提高了工作效率[1]。

1 工艺流程

联合站油水分离系统按照工艺流程可划分为游离态水脱除区、加热区、复合电脱水区及净化油输出区等4个部分，如图1所示。根据工艺流程，第一步是将中转站的高含水原油，经过游离态水脱除器脱水；第二步是将来自第一步处理的剩余液体用加热炉加热，使其温度达到30～40℃；第三步原油进入复合电脱水器再次脱水，获得的净化油经缓冲罐后，缓冲罐的出口流量应该与调节阀开度以及输油泵转速相匹配，净化油根据生产需要输送到相关环节[2]。

2 建设总体架构

油田联合站一般是由几个工作区组成，工作区之间相距100m左右，总体要求是联合站的总控室能自动监控各个环节的设备运行情况，根据获取的运行参数调整系统，达到自动控制的目的。在自动化控制系统中，一般采用工控机为上位机，下位机则采用RockwellAutomation的SLC500PLC。上位机与下位机之间利用DH+网组成总线通信，有时需要搭建DeviceNet网络，主要是为了实现总控室与工作区的通信需求，DeviceNet网络节点数可扩展到64个，且都支持I/O和热插拔，具有节点扩展容易与布线方便等优势，而且便于在线维护网络设备。在油水分离现场，SLC500PLC和工控机均位于总控室，通过SLC的输入、输出功能，可以自动控制电脱水区和加热区的仪器正常运行，游离水区通过DeviceNe和FlexIO，将液位、压力和调节阀连接。原油净化外输区可以通过变频器控制输油量，通过系统的PanelView1400模块来实现自动化监控外输运行工况[3]。

图1 联合站油水分离工艺流程

3 油水分离程序设计

油水分离自动化控制系统程序主要有两部分组成，包括显示操作程序和过程控制程序。上位机和人机接口界面属于显示操作程序，上位机主要负责显示控制程序的编制，实现数据的显示、自动生成报表等作用；界面的显示和控制程序通过Panel-Builder软件编制，通过上位机和人机接口界面协作完成显示操作程序功能，实现油水分离远程监视。过程控制主要通过SLC500来实现，完成油水分离过程数据采集以及实时监控[4]。

3.1 显示操作程序

上位机组态软件（RSView32TM软件）由罗克韦尔软件公司提供，主要功能是通过程序代码建立人机界面，实现对控制系统监控，将采集数据通过转化设置变为PLC可以处理的数字，通过图形、动画等多种形式展现出来，使数据生动、形象、具体，在数据采集程序中考虑到不同干扰源的干扰，使数据有可能出现偏差，因此加入滤波程序以避免这一现象发生。

在自动化控制油水分离过程中，主要是通过上位机和人机界面的几个功能模块来实现，包括参数图形显示，回路控制PID调节，报警系统，监视界面以及手动、自切换控制等，此外，上位机还包括有历史数据的记录与整理、参数归纳与设置以及图件报表打印等功能。经过RSView32TM软件编程，实现游离态脱水区和加热炉区工作流程图界面化，可以直接设置监控点的参数，将流程图导入Panel-Builder程序中，作为PanelView的背景显示，这样不仅工作站与监控室画面一致，而且弥补软件图形或汉字显示不灵活等缺点，使远程控制室能直观、实时监控过程与控制变量[5]。

油水分离系统包括很多参数，比如液面高度、压力、流量、温度、油水界面以及阀门开度等，通过显示操作程序可以实现显示界面化，可以根据界面上运行的状况进行参数的调整与设置，如遇紧急情况时，通过报警系统功能可以实施自动化处理措施。油水分离正常运行时，报警系统显示绿色；不正常时，不仅显示红色还伴随有报警声音提示，等待处理调整完毕后，恢复绿色显示，完成自动化调节。

3.2 过程控制程序

过程控制程序主要是通过PLC控制程序来实现，主要功能包括实时数据采集、调节环节以及报警系统。实时数据采集主要是通过软件输入模块对数据进行转化，使数据满足显示操作程序需要。油水分离系统里的压力、温度、油水界面可以通过调节阀控制，调节控制主要采取PID来实现，PI控制调节液面高度，PID控制调节压力数值。

报警系统的设置包括报警上限与报警下限。油水分离现场设置有红、黄、绿3种指示灯，当油水分离出现异常时，还伴随有警报提示声，系统接收报警信号后，会对油水分离处理环节出现的异常实施自动化处理措施，调整关键运行参数，确保油水分离系统安全。例如在油水分离现场，出口管汇压力出现异常过高时，过程控制系统会快速识别，报警系统启动报警程序，自动采取提高阀门开度、加快变频转速来缓解异常情况。报警系统的及时识别和处理避免了严重事故的发生，同时保护了相关设备，起到了维护油水分离系统正常运行的作用。

4 结论

油水分离自动化监控与处理系统，在维护油水分离作业运行和设备方面具有独特的优势。首先，系统的设计考虑到工艺参数的复杂变化，采用PID调节器能随时调节参数，维护正常运行工作；其次，系统设置的功能相对完备，操作简单，直观形象化；再次，采用该系统可以减轻工作人员数据处理的工作量，并且系统能够及时绘制报表曲线，能够让管理人员随时掌握油水分离工艺运行状况，提高了工作效率；最后，利用DeviceNet网络特点，系统控制方案可以随时调整，增添新的节点，扩大监控范围，适应油水分离技术发展需求。该油水分离自动控制系统投入运行后，不仅能减小工作人员工作量，而且能实时监控生产运行状况，在提高工作效率的同时，保证了处理工艺的正常运作。

[1]王慧敏，于振威，吴邦彦，等．油田脱水转油站计算机集散型控制系统[J]．热能动力工程，1998，13（4）:124-126.

[2]冯志强．LKS油田集输联合站自动化监控系统[J]．自动化技术与应用，2003，22（70：43-47.

[3]陈新建．PIC系列单片机程序设计与开发应用[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2007.

[4]牛国新，王育欣，姜国强．油水分离控制系统设计与应用[J]．装备制造技术，2008（3）：48-49.

[5]贲艳波．PLC在油水分离控制系统中的应用[J]．油气田地面工程，2013，32（5）：78-79.

（栏目主持 焦晓梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.11.056