物联网变送器及AI调度系统在输油管网中的应用

2015-06-05谈建平李明亮杨力姜久奎梁世杰

石油化工自动化 2015年1期

关键词：输油泵储油罐变送器

谈建平，李明亮，杨力，姜久奎，梁世杰

(新疆华隆油田科技股份有限责任公司，新疆克拉玛依 834000)

物联网变送器及AI调度系统在输油管网中的应用

谈建平，李明亮，杨力，姜久奎，梁世杰

(新疆华隆油田科技股份有限责任公司，新疆克拉玛依 834000)

针对原油管道运输过程中，长期依赖人工观察油罐液位、开启输油泵的缺陷，阐述了一种基于物联网技术的变送器及人工智能(AI)调动系统在输油管网的应用方法。该物联网变送器具有内置身份识别系统及数据采集、控制、存储功能。AI调动系统根据管网压力、储油罐液位、油泵状态数据，采用分级、分时控制的方式，智能开启油泵，以保证输油管网的压力稳定及储油罐的液位控制，兼具超限报警等功能。该方法减少了人工成本、降低了储油罐溢罐风险，有效避免了由于压力超限造成的输油管线爆管，实际应用良好。

物联网变送器管道输油管网液位控制

油田生产中，原油的管道转输一般采用以下方法：原油经抽油井集中输送到附近的储油罐，工人根据储油罐液位手动开启转输泵，通过管道输送到集转站，当储油罐液位下降到一定高度时，手动关停转输泵。由于采油井的出油量不固定，为了保证储油罐液位一直处于合理、安全的高度，白天每个油罐都要配有专人定时检查液位，夜间设专人进行巡检。因此，转输泵一般白天工作，夜晚闲置，导致白天工作后的某段时间内原油转输管道压力过高，在冬季低温情况下，需要人工盘泵以防止原油温度过低造成转输管道冻结。

笔者介绍了一种基于物联网技术的变送器及人工智能AI(artificial intelligence)调动系统在输油管网的应用方法。该方法能够解决上述问题，降低原油转输存在的风险，减小工人劳动强度，提高油田自动化水平。

1 物联网变送器

目前油田自动化控制产品绝大多数由电源、变送器、PLC控制器3个环节组成，物联网变送器将传统变送器和PLC的功能进行了整合，实现测控一体，显著提高了安全性、安装维护效率、经济效益等多方面性能。将原油转输罐数据采集控制传统方式与物联网变送器方式进行对比，如图1所示。此物联网变送器具有油罐液位、原油温度检测功能，通过PID控制方式实现油泵启停，油罐高低液位、管道压力高低限、原油温度高低限报警等，内置身份识别系统，具有多种无线、有线通信方式。

图1 单站点工作方式示意

2 AI调度系统

多站点协同工作方式如图2所示，传统方式的原油转输站点各自独立，不能够实现整体规划、协调工作。物联网变送器+AI调度系统，各个站点由物联网变送器作为主控核心，完成油罐液位采集、与AI调度系统的通信及数据传输等功能，同时执行调度系统的指令，完成油泵启停控制。AI调度系统采用分级、分时控制的方式以达到智能调度的目的。

图2 多站点协同工作方式示意

2.1 分级控制

按级别大小可分为厂级、区级、队级、站级。站级主要完成数据监测及上一级下发的指令；队级、区级除了完成上级指令的下达和下级数据的上传，同时在其级别内实现智能调度；厂级属于现阶段最高级调度系统，其主要功能包括：接收下级上传数据，控制下级调度系统；安装有人机界面，可以实现各级采油点的实时液位监控，输油管道压力、输油泵状态及启停控制，自动巡检以及各类报警，实时数据、历史数据查询，图表分析等。

2.2 分时控制

各级调度系统采用轮询方式对其下一级调度系统进行调度，如果某级轮询到紧急事件，将通过中断方式将数据直接传送至厂级调度系统，厂级调度系统根据事件优先级进行处理。此分时、分级调度缩短了各站点的轮询时间，增大了各个站点的轮询频率，保证事件能够在第一时间得到处理。

2.3 工作方式及其他功能

1) 调度系统采用轮询方式查询各个储油罐液位以及输油管网压力，首先开启液位最高的储油罐对应的输油泵，当液位低于稠油下限时关停输油泵。若某条输油支路压力过高，则在此条输油管线所连接的储油罐内寻找已经开启输油泵的站点，关停储油罐液位较低的输油泵，以稳定输油管网压力，保证输油管线的高效安全运行。

2) 当调度系统发现异常数据时，在调度系统能解决范围内的，调度系统处理；若非调度系统能够解决的事件则报警，提出人工干预，同时系统正

常运行。报警事件解决后，系统消除报警。

3) 调度系统还具有冬季盘泵功能，当系统检查到环境温度低于一定值后，调度系统将对其管辖范围内的输油泵进行盘泵，即无论输油罐液位是否达到泵开启的上限，都会间隔启动。