第二章2联合站自动化

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• 2. 监控站的功能
• 监控站是监控系统中数据采集和处理的关键计算机，它向下 与各设备监控单元相连，通过串行通信接口接收各设备监控单 元传送的数据，进行处理后向上一级传送。其主要功能有：
• （1）实时监视站内各监控单元的工作状态，同时与监控中心 通信，实时的向监控中心转发报警信息，并接收来自各监控单 元的故障信息；
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• (2)硬件配置 • 主机与外设组成 • 主机计算机为模块化结构，配置各种模入
(AI)和模出(AO)组件、开关量输入(SC)和输 出(DO)、逻辑量输入(LI)输出(LO)、多路传 输器(MX)、电源。
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• ◆过程变量模入/模出通道
• ①热媒入口温度T1
模 入
• ②热媒入口流量Q1 • ③燃油流量QF
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国内现状
目前的联合站监控系统主要分为人工监测控制、常规仪表自 动监测控制、计算机检测控制等三种方法。
上世纪九十年代，计算机控制开始应用于联合站生产过程 ，尤其是西部塔里木、吐哈、准格儿三大盆地的开发和建设， 油田生产过程中的自动控制和管理得到了迅速的发展。
1992年5月，鄯善油田就使308口油水井、19座计量站全部 实现了由单井、单个装置，单站自动化向全油田，全线自动化 的转变。
• （2）设置各监控单元的参数如告警门限制、告警等级等等；
• （4）实时显示监控单元采集的各种监测数据和告警信息；
• （5）具有统计功能，能生成所需的各种统计报表及曲线，如 告警统计报表、设备运行参数曲线等等。
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• 3. 监控中心的功能
• 监控中心是监控系统中最高一级计算机。它除具有监控站 的功能以外，还应具有实时监视各监控站的工作状态并根 据需要显示或打印监控站的数据和报警信息的功能。
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• 4、联合站监控系统的技术特点
• 联合站监控系统充分体现信息化和集成化（ Information & Integration）联合站监控系统可以采集整个联 合站和过程控制的信息数据，这些大量的数据能够以合适的 方式体现，并帮助决策过程。
• 监控系统的集成性则体现在两个方面：功能的集成和产品的 集成。过去，联合站应用的监控系统基本上是以厂商自主开 发为主所提供的系统。当今的联合站监控系统更强调系统本 身的集成性和解决方案能力，监控系统中除保留传统DCS所 实现的过程控制功能之外，还集成了PLC、RTU（ Remote Terminal Unit，远程终端设备）、FCS、各种多回 路调节器、各种智能采集或控制单元等。
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二、联合站监控系统的体系结构 根据过程控制集中维护、统一管理的基本模式，监控系统在 结构上是一个多级的分布式计算机监控网络，一般可分为三级， 即监控中心（SC—Supervision Center）、监控站（SS— Supervision Station）、监控单元（SU—Supervision Unit）。 其中监控中心和监控站中监控主机为PC机或工控机，监控单 元通常由现场仪表构成。监控系统中的监控中心和监控站人员可 以通过本地中心监控主机，监视其监控范围内的所有被监控对象 的工作状态、运行参数。同时监控系统还提供生成规定的各种统 计资料、图表等功能。系统各组成部分的主要功能如下：
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• 1. 监控单元的功能 • 设备监控单元直接与被控设备相连，主要完成以下功能： • （1）周期性的实时采集被监控设备的运行参数与工作状态
，并对其进行诸如存储、显示等方面的处理，并实时主动的 向监控站发送被监控对象的状态； • （2）随时接收和执行上一级计算机下达的对被控设备的控 制命令； • （3）接受上一级下达的配置信息，刷新配置文件；
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五、加热炉自动调节
• 主要内容 • 1、参数测量 • 温度、压力 • 2、控制系统 • 进油量、风量 • 3、自动报警与保护 • 超高
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六、典型加热炉的控制方案
• 常用的控制方法有简单调节系统、串级调节 系统、前馈调节系统。
• 1、简单调节系统 • (1) 用自力式调节装置，TT0,TIC,TCV一体 • (2)就地式调节装置，TT0与TIC一体 • (2)单元组合仪表式，各有对应的仪表与装置
• 3、自动报警与保护
• 超高、超低压力、超温
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油水界面位置控制系统
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油水界面控制主要就是把油水过过渡区保持在电极之
下，进液分配头之上，该系统采用差压变送器测量等效界
面高度，信号送至液位指示控制报警环节LICA按PID规律
调节，同时判断界面超高超低报警，通过电气转换器I/P控
制调节阀开度，这属于简单调节。
第三节 联合站自动化
• 联合站的任务 • 集油、计量、油气水分离、脱水稳定、储
存、外输、污水处理等 • 主要设备： • 三相分离器、电脱水器、加热炉、原油稳
定装置、天然气处理系统、污水处理系统
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一、联合站计算机监控系统的发展现状
•国外现状 •国外在联合站监控系统方面比我国发展的快速，早在上世纪的 50年代，美国就建成第一套自动化监控输送系统解决了原油的自 动收集、处理、计量、输送问题。60年代，Arco油田公司就已经 将PLC用于注水控制，并很快发展到报警、泵控等其它领域。随 着监控与数据采集系统越来越多的应用于油田生产控制与管理中 ，它与油田开采中的处理设备上的检测仪表和控制设备直接连接 ，能够实时和不断的获取检测仪表所检测到的运行信息。国外有 些油田还实现了注气、注水的优化控制。
适用于油田原油脱水、脱气等工艺，既能将含水原油处 理为净化油，也可用于高含水油田原油的预脱水工艺，可人 为控制出口原油含水率，操作方便简单。
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四、电脱水器测控系统
• 主要内容
• 1、自动监控参数
• 油水界面位置、出油含水率、压力、温度、 电场电压与电流
• 2、自动调节系统
• 保持油水界面、保持电场电压
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• 图中，简单调节系统由炉出口温度变送器TT0、温度指示控制环节 TIC、电气转换器I/P、调节阀TCV组成。TIC根据出口温度PV与给定 值SP之偏差按PID 规律改变燃油量qm。
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2、串级调节系统
• 一种由主、副两个调节器彼此串接的双回路调节 系统。
• 主调节器根据主参数与给定值的偏差输出信号， 作为副调节器的给定值,副调节器同时接受副参数 信号和给定值并控制调节机构。副调节器的工作 是随动调节，主调节器的工作是定值调节。
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三、三相分离器
三、运行参数
设备规格：φ3000×14600 操作压力：0.25MPa 处理液量：≤1500m3/d 出口原油含水：≤0.5％ 出口污水含油：≤200mg/l
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三相分离器
四、 工作特点
三相分离器将原油的脱气、脱水结合在一起综合处理， 工艺简单，投资少，管理和维护简单，有利于实现原油处理 工艺的密闭。
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随着油田开采的深入，油田已经进入到高含水及日产 量不稳定的阶段，因此对油田的自动化水平要求亦越来越 高，系统的控制策略已不适合当前中转站来液量大且波动 大的实际情况，监控软件中的先进控制方法以及软硬件交 互的开放性应用也不够。随着DCS向计算机网络控制发展， 集输系统生产过程控制不仅限于联合站范围内的操作和控 制，还向过程控制系统和信息管理系统紧密结合方向发展， 即控制和管理一体化。因此，联合站采用DCS是最佳选择， 目前绝大多数联合站采用的计算机监控系统是DCS。
心的操作管理站、控制管理站及工程师站等联接起来，共同完
成分散控制和集中操作、管理和综合控制系统。目前国外已经
将自动化技术提升到对原油的生产、储运、销售等环节进行全
面监控的现代化管理水平的高度。英国石油公司建立的自动化
监控系统可以根据地质情况自动控制产量。美国油田甚至将销
售1差2:13也考虑在自动化管理系统中。
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• 三相分离器测控系统
• 1、天然气计量与测控系统 • 维持罐内压力并计量天然气流量、安全保护（超压) • 2、油水界面测控系统 • 调节油水界面、出水计量 • 3、油气界面控制系统 • 维持油气界面、出油计量
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• 2、油水界面测控系统 • 调节油水界面、出水计量
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• 流量温度时，取进炉温度T1作为前馈参数。 • 前馈作用由进炉温度变送器TT1、前馈系统K1及
加法器∑引入系统。 • SP2 副回路给定值
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• SP2 副回路给定值
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5、热媒炉自动化系统
• GE-NATCO热媒加热微机测控系统 • 热媒炉工艺流程 • 系统由热媒加热系统、热媒原油换热系统、热媒
• 随着工业自动化技术的迅速发展，综合自动化控制系统的 水平在不断提高；从单机控制发展到分布式控制系统（
DCS），随着可编程控制器（PLC）性能不断完善，在 DCS中得到了广泛的应用。近期又发展了新的全开放、全 分散、可操作的系统——现场总线控制系统（FCS），已 开始应用于DCS的过程控制层。
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自从美国Honeywell公司于1975年成功的推出世界上第一套
DCS以来，经历了20多年的时间，DCS已走向成熟。目前的
DCS发展成为基于计算机技术（Computer）、控制技术
（control）、通信技术和图形技术即4C技术，通过通信网络将
分布在工业现场（附近）的现场控制站、检测站和操作控制中
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串级调节系统由主回路和副回路组成。
加热炉控制主回路由炉出口温度变送器TT0,调节环节TIC1
组12成:13 。
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• 副回路由炉膛温度变送器TT、调节环节 TIC2、电气转换器I/P、调节阀TCV组成。
• 副回路对扰动有抑制作用。 • 影响加热炉出口的扰动2个：
• 扰动1：影响炉膛温度变化的干扰因素 • 扰动2：被加热原油的进炉温度和流量
通 • ④炉出口热媒温度T0
道 • ⑤烟囱过剩氧量Q2%
9 • ⑥盘管壁温度 个 • ⑦烟囱温度
• ⑧燃油温度
模出通道3个
• ⑨火嘴温度
①热媒质量流量计调节
②燃油流量调节
③助燃风量调节
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• ◆过程开关量输入输出通道
• 主要为了保证热媒炉系统安全运行及自动顺序起 炉设置的。
• 在串级调节系统投用时，先投副回路，后投主回 路
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3、前馈调节系统
• 利用输入或2917:36扰动信号的直接控制作 用构成的开环控制系统。
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4、复杂调节系统
• 串级调节系统 • 前馈调节系统 • 串级+前馈调节系统
控制系统的作用 ---- 抑制扰动
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三相分离器工艺流程示意图
来油
天然气放空
淹管调节
天然气出口
聚结整流 沉降室
油室
水室
水洗
排污
水出口 油出口
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三、三相分离器
二、 自控系统
分离器自控系统主要由三部分构成：气路、油路和水路， 分别采用常规仪表对三相分离器油（水）室液位及压力进行 控制。
控制系统由被控对象（液位、压力）测量单元、调节器 和执行器组成。压力检测采用电动压力变送器，油（水）室 液位检测采用雷达液位计，远程调节器采用电动调节阀；现 场显示采用磁翻板（柱）液位计，现场执行机构采用浮球液 面调节阀。
稳定供给系统和压缩空气供给系统组成 • 炉主体---燃烧设备、辐射段、过度段、对流段与
烟囱组成。
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• 热媒炉微机测控系统 • (1)功能
自动报警与停车 自动顺序点火 连续自动调节热媒流量、燃油流量、助燃风量 显示打印各过程变量 与站控RTU的通讯功能
• (2)硬件配置
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• 5、联合站计算机监控系统的要求
• 对于不同的应用对象有不同的具体要求， 但对大多数监测控制系统的设计来说，
• 运行上可靠、技术上先ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、使用上方便、 应用上灵活、时间上节省、经济上合理是 共同的基本要求。
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三、三相分离器
一、 工作原理
油气水混合物进入脱气室，靠旋流分离及重力作用 脱出大量的原油伴生气，脱气后的油水混合物经导流管 进入水洗室，在含有破乳剂的活性水层内洗涤破乳，再 经聚结整流后，流入沉降分离室进一步沉降分离，脱气 原油翻过隔板进入油室，脱出水靠压力平衡经导管进入 水室，再经各自出口管汇导出，从而达到油气水三相分 离的目的。