元坝气田多相流计量橇控制系统设计

2016-11-16冯栩迟

甘肃科技 2016年20期

关键词：变送器手动液位

杨　帆，徐　镇，冯栩迟

（甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州　730070）

元坝气田多相流计量橇控制系统设计

杨帆，徐镇，冯栩迟

（甘肃蓝科石化高新装备股份有限公司，甘肃兰州730070）

文章通过分析多相流计量橇的实际工作要求，提出了简单实用的流量自动控制模型。应用计算机数据采集、控制模块、流量测量及控制部件，实现了各相流量的自动控制过程。该自动控制系统调节精度高、速度快、实用性高、可靠性好、整体造价低，在实际应用中取得了良好的效果。

自动控制系统；多相流计量橇；PID控制；报警系统；流量监测

元坝气田为超深高含硫气田，含硫天然气是有毒气体，故在日常的生产作业中，应尽量避免现场操作，因此元坝气田多相流计量橇的自动控制系统是一项关键技术，要求自动化程度和可靠性都比较高。我们通过分析实际要求，设计了切实可行的控制系统，确定了测量部件和调节部件［1］，达到了最终的使用效果。

1　工艺系统介绍

多相流计量橇包括一台多相流分离器、信号采集变送器、信号处理执行器、流量计等。入口介质经过设备处理后，通过气相出口和液相出口外输，达到了多相流计量的效果。如图1所示。

图1　多相流计量橇工艺系统

2　控制要求

2.1PID控制回路

系统总共有两个PID控制回路：

根据压力变送器PIT测量的压力控制阀门PV（压力控制阀）的开度，以保持多相流计量橇块内的压力恒定。PID值要求可在控制柜和SCADA系统上手动输入。根据液位变送器LIT测量的液位控制阀门LV（液位控制阀）的开度，以保持多相流计量橇块内的液位恒定。PID值要求可在控制柜和SCADA系统上手动输入。系统分为手动和自动两种模式。手动模式下控制柜和SCADA均可对控制阀手动调节。自动模式下控制阀进行PID自动控制。PV和LV的手动、自动模式切换独立。系统要达到自动和手动模式的无扰切换。

2.2连锁

当液位变送器LIT测量值小于300mm时，LV全部关闭，以便回升液位，当回升至正常液位（500mm）时解除连锁，进行PID自动调节。此连锁手动自动均存在。当压力变送器PIT测量值高于8.0Mpag时，PV全部打开，以便减低压力，当减低到正常压力时解除连锁，进行PID自动调节。此连锁手动自动均存在。

2.3报警

压力有高（8.0Mpag）、高高（8.6Mpag）和低（6.0Mpag）、低低（5.8Mpag）报警；液位有高（850mm）、高高（900mm）和低（350mm）、低低（300mm）报警；温度有高、低温度报警。

3　控制系统组成

如图2所示，控制系统采用SCADA系统+现场监控计算机+PLC三级控制模式，即现场PLC自动采集设备运行状态和各种在线仪表的参数，并对数据进行处理和储存，通过MODBUS协议供现场监控计算机和SCADA系统调用。SCADA系统和现场监控计算机则随时跟踪接收PLC的数据信号，并对各种类型模拟量及运行状态进行巡回检测，对各种类型的报警进行故障判断处理。SCADA系统、现场监控计算机、PLC、触摸屏、电气控制柜、现场仪表等共同组成了整个控制系统。这样的配置使整个控制系统结构简洁、合理、可靠性和自动化程度更高［2］。

图2　控制系统组成

4　控制系统设计

多相流计量橇控制系统设计包括系统硬件设计和系统软件设计。

4.1系统硬件设计

根据系统的要求，配置好整个系统的硬件，才能实现多相流计量橇简易、高效、低能耗的过程自动化控制［3］。此次采用的是性价比较高，且跟SCADA系统配套的ABB品牌PLC，配以ABB品牌的数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、触摸屏。根据系统逻辑与时序控制的需要，建立I/O清单，搭建硬件，最终实现自动控制［4］。

4.2系统软件设计

软件设计包括过程控制及组态监控两部分，软件中的程序部分主要是根据整个控制系统的操作程序、功能要求、硬件部分的配置情况和PLC总I/ O分配情况进行设计。根据多相流分离器的操作程序以及控制要求，设计出系统的控制流程图［5］，如图3所示。