LK在油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 引言

伴生氣又稱為油田氣，是與原油共同儲藏在地層深處的一種能源，其主要成分為甲烷，其中還有乙烷、丙烷、丁烷等少量氣體。早期國內(nèi)外大部分油田沒有對伴生氣進(jìn)行有效的回收利用，多采取燃燒、排放等簡單的處理方式，這些處理方式不僅污染環(huán)境，而且造成巨大的浪費。隨著企業(yè)節(jié)能減排意識的提高以及自動化控制技術(shù)的不斷提升，越來越多的油田開始致力于伴生氣回收系統(tǒng)的開發(fā)。不同的油田所產(chǎn)生的伴生氣濃度與壓力是不同的，為了能夠?qū)樯鷼饣厥绽?，需要將壓力不足的伴生氣進(jìn)行增壓，油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)就是在此背景下應(yīng)運而生的。

　　近些年，隨著自動化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速提升，油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)的功能也越來越強大，由最早是單機控制系統(tǒng)，發(fā)展到現(xiàn)在的帶有無線網(wǎng)絡(luò)的集中智能控制系統(tǒng)，這就需要控制器具有較強的通訊擴展能力。目前采用的控制器主要有兩大類，一類是基于單板機的專用控制器，還有一類是基于PLC的控制器。基于單板機的專用控制器可以較好的實現(xiàn)控制功能，但在可靠性以及維護(hù)性方面都存在較大的問題，其中一些控制器的網(wǎng)絡(luò)接口也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不易進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴展；另一類采用PLC作為系統(tǒng)的控制器，PLC的可靠性大大強于單板機控制器，此外PLC的通訊擴展能力也比較強，可以比較方便的實現(xiàn)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。本文所述的油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)就是采用PLC作為控制器的，本系統(tǒng)采用的是和利時公司LK系列PLC，這款PLC不僅具有很高的可靠性，還有豐富的通訊接口，非常易于組網(wǎng)，利用CPU自帶的RS485接口以及宏電的GPRSDTU模塊，系統(tǒng)實現(xiàn)了基于GPRS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。此外系統(tǒng)還支持SD卡程序下裝功能，用戶只需通過帶有程序的SD存儲卡就可完成程序的下裝，此功能特別適用于對此類所在地點偏僻、不便于使用電腦對控制系統(tǒng)進(jìn)行升級與維護(hù)的應(yīng)用場合。下面就詳細(xì)介紹一下采用和利時公司的LK系列PLC搭建的油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)。

　　2 油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)工藝

　　該系統(tǒng)主要由以下三個子系統(tǒng)組成，分別是增壓系統(tǒng)、噴液冷卻系統(tǒng)以及獨立潤滑油系統(tǒng)。下面分別對這幾個子系統(tǒng)進(jìn)行簡要說明。

　　ì增壓系統(tǒng)

　　增壓系統(tǒng)用于伴生氣增壓，可根據(jù)入口氣體壓力情況自動進(jìn)行啟動停止，其核心裝置為雙螺桿壓縮機，壓縮機采用變頻工作方式。控制器根據(jù)設(shè)定的出口氣體壓力與實際出口壓力作比較，采用PID算法計算出變頻器的運行頻率，實現(xiàn)對雙螺桿壓縮機的動態(tài)能量調(diào)節(jié)。

　　ì噴液冷卻系統(tǒng)

　　壓縮機汽缸采用噴淋冷卻的方式，冷卻液采用油田中的原油，原油與套管氣混合后進(jìn)入冷卻器，經(jīng)冷卻后的油氣作為噴淋液進(jìn)入壓縮機。

　　ì獨立潤滑系統(tǒng)

　　獨立潤滑系統(tǒng)由油泵、油箱、潤滑油過濾器、潤滑油分配器等組成，分別向壓縮機的軸承、機械密封、同步齒輪提供潤滑油。潤滑系統(tǒng)設(shè)置油壓連鎖控制等功能，保證主機得到良好潤滑和封閉。

　　油田伴生氣增壓回收系統(tǒng)工藝結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，從圖中可以看到此系統(tǒng)主要包括壓縮機、變頻器、潤滑油分配器、冷卻器、原油加熱器、油泵以及一些閥門開關(guān)等。圖中綠色部分即為獨立潤滑油系統(tǒng)，潤滑油采用原油，經(jīng)加熱后由油泵打入冷卻器中，再進(jìn)入潤滑油分配器，加熱原油是避免油溫過低時阻塞油泵。圖中紅色部分為噴液冷卻系統(tǒng)，原油經(jīng)冷卻后作為冷卻劑進(jìn)入壓縮機。圖中藍(lán)色部分為增壓系統(tǒng)，伴生氣在符合一定壓力條件下進(jìn)入壓縮機，壓縮機變頻工作使壓縮后的伴生氣穩(wěn)定在設(shè)定壓力上。

　　3 油田伴生氣增壓回收控制系統(tǒng)設(shè)計

　　ì系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　此系統(tǒng)采用和利時公司的LK系列PLC作為控制器?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，在控制層每個采油站配置一個現(xiàn)場控制站，現(xiàn)場控制站包括一套LKPLC、一個觸摸屏以及一塊GPRS遠(yuǎn)程通訊模塊，PLC負(fù)責(zé)現(xiàn)場工況信號的采集、處理以及向現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送控制信號，觸摸屏用于現(xiàn)場監(jiān)控與調(diào)試，GPRS遠(yuǎn)程通訊模塊將現(xiàn)場控制站以無線的方式接入公網(wǎng)，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)即可將現(xiàn)場控制站的狀態(tài)與報警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的操作員站上。網(wǎng)絡(luò)層采用星型網(wǎng)絡(luò)，以公網(wǎng)為中心，操作員站通過網(wǎng)線連接到公網(wǎng)，公網(wǎng)再通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場各工作站交換數(shù)據(jù)。在操作層采用了2個操作員站，其中一臺操作員站具備工程師站的功能，用于操作以及監(jiān)視此控制系統(tǒng)，兩個操作員站采用熱備的方式，當(dāng)其中一臺操作員站出現(xiàn)故障時，可以使用另一個操作員站對系統(tǒng)進(jìn)行操作，從而不會影響系統(tǒng)正常工作。兩個操作員站通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，打印機負(fù)責(zé)打印日常報表。