基于SCADA系统的数字化集成增压装置在插输模式下平稳输油的实现

杨峰++杨灏++张琛

摘要：数字化集成增压装置以PLC控制系统为核心，实现输油泵的高启低停等自动控制功能。作业区SCADA系统的深度应用，改变过去集成增压装置输油各自相互独立的局面，实现插输模式下的交叉输油控制，达到平稳输油的目的。

关键词：数字化集成增压装置；SCADA系统；插输模式；平稳输油

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0256-02

1 概述

数字化集成增压装置是在长庆油田在数字化油田的建设背景下诞生的一种高度自动化的集成增压装置，该增压装置实现了加热、缓冲、分离、自动控制等功能，由PLC控制系统流程的切换，从而实现各种控制阀、调节阀的自动调节，外输泵的高启低停、变频调节等自动控制功能，较高程度上实现自动控制，无需人工操作，并提供上层组态监控，将现场数据传输到站控电脑，实现远程的监控，远程的流程切换等功能。

在插输模式下，因各增压装置的控制系统相互独立，无法实现联动输油控制。因此，实现交叉输油控制，一直是实现平稳输油的瓶颈。2013年5月，红井子作业区试点作业区级SCADA系统，该系统建立统一的监控平台，实现全区的井站、管线的全面监控，为全区的生产监控、生产运行提供统一的管理平台。借此SCADA平台我们深入研究解决在插输模式下，如何实现各增压装置的平稳输油，达到干线恒流量进液的应用效果。

2 在插输模式下输油存在的问题

红井子作业区多数集输管线上有至少两台以上的集成增压装置站点，各增压站点之间相互独立，各自己根据自身的产量情况，设置输油的上下限，当缓冲区液位达到输油高限值时，则启泵外输。此时同一管线上的其他站点，可能也同时达到液位高限值进行外输，则导致同一管线上的各站点频繁出现同时输油的情况，尤其对于站点数较多的管线，因此导致一下问题：

1） 同时输油导致输油管线压力过大

2） 在冬天，无输油的情况下，管线出现冻堵的情况，不能及时排线，则会导致站点油无法外输，甚至引起憋罐溢罐等事故。

3） 管线输油压力不平稳，单管线流量增大，易导致下游联合站三项分离器油水界面失衡，导致含水率过高。

鉴于以上问题，建立一套平稳输油控制算法显得尤为重要，达到各站点交叉输油的运行效果，实现在插输模式下的平稳输油。

3 基于SCADA系统的联动控制输油算法

作业区SCADA系统基于以太网将作业区下辖所有站点、井场、管线等纳入统一的监控平台，SCADA系统与各增压站点的PLC进行数据通信，可实现远程的数据采集、存储、设备的远程控制等功能，亚控组态软件KingSCADA提供自定义脚本编写界面，在该系统中通过联合判断各增压站点液位、泵的运行状态、流程状态等，实现各增压站点的联动控制。

3.1 液位排序法

液位排序法是指将同一管线上各增压站点的缓冲区液位进行排序，获取液位最高的值，将该液位值[h]与设定液位高限值[Hmax]做比较，当该液位值[h]高于设定的液位高限值[Hm]时，获取增压站点的流程状态和泵运行状态，同时判断其他增压的泵是否在运行，若不在运行，则根据该增压点的流程状态，启动相应的外输泵；若其他增压站点的泵在运行，则获取相应站点的缓冲区液位，判断该液位是否低于设定液位低限值[Hmin]，若该液位低于低限值，则停止相应站点的外输泵；若高于低限值，则继续循环排序。

其中，设定液位高低限值是根据同一管线上各增压站点的PLC中设定的外输泵的高启低停限值而设定，因各增压站的液量不同，高低限值设置不同，此处取PLC中设定高液位的最小值和低液位的最大值，例如PLC中外输泵的高液位启泵限值为[H1]，低液位停泵限值为[H2]，则 [H2

图1 算法控制逻辑

3.2 控制算法脚本实现

红井子作业区SCADA系统采用北京亚控KingSCADA软件实现，该组态软件提供自定义脚本编辑器，提供一种在语法上类似C语言的程序，可实现控制逻辑程序的编写，并可将脚本计算分析结果下发给现场PLC，实现远程的自动调节控制。

3.3 联动控制算法应用效果

以同一管线上有两台集成增压装置为例，介绍该算法的应用效果。

图2 应用前外输压力趋势曲线

图3 应用后外输压力趋势曲线

图4 应用后两个缓冲区液位叠加曲线

从图2和图3的压力趋势曲线可以看出，采用该联动输油控制算法后，站点外输压力较平稳，较少出现压力波动较大的情况，提高管线输油的平稳性。从图5中叠加的液位曲线可以看出，液位峰值点都交错开，避免出现液位峰值点重叠而造成同时输油。由此可以看出采用联动输油控制算法后，明显降低了同时输油的次数，形成站点交叉输油的模式，从而达到管线平稳输油的目的。在三台增压装置的管线上应用该控制算法后，甚至达到干线恒流量进液的运行模式，延长了管线的使用寿命，保障输油的安全性。

4 结论

本文的基于SCADA系统的联动控制输油算法在很大程度上解决了在插输模式下输油管线压力过大的问题，实现平稳输油，在现场得到较广泛的应用，应用效果也非常的明显。但站点外输跟来油液量的大小，管线上下游站点运行情况、管线长度、油温等都存在一定影响，本论文只就液位和压力两点进行分析，在一定程度上解决了输油不平稳的问题，但仍然 需要深入研究更加复杂的算法，综合考虑各方因素，最终达到更加理想的运行效果。