自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)技術(shù)在高壓注水泵站中的應(yīng)用
河口采油廠埕東油田有三座大型注水泵站，主要設(shè)備為DF400-150 x 9/YK2000型高壓大功率離心泵，平均每天運(yùn)行15臺(tái)泵，日均注水9萬(wàn)m3。由于注水泵功率大，耗能高，年耗電費(fèi)在4000萬(wàn)元左右，故尋求合理的運(yùn)行參數(shù)，提高其整體運(yùn)行效率，降低注水用電量，是油田節(jié)能降耗的一項(xiàng)重要工作。2001年5月13日，在兩站成功安裝MCS型集散調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并投產(chǎn)運(yùn)行，一年多來(lái)取得了較好效果。
一、MCS集散調(diào)控系統(tǒng)的構(gòu)成
MCS型集散調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成框圖見(jiàn)圖1。
圖1 自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成框圖
自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)傳感器組(HIQ)采集注水泵站的溫度、壓力、液位等信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳輸給可編程控制器(PLC），由控制中心（PID）進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理，然后分四路傳送到相應(yīng)的子系統(tǒng)（每個(gè)子系統(tǒng)又由一系列任務(wù)模塊組成），進(jìn)行水泵運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與保護(hù)；控制泵出口閥門(mén)，調(diào)節(jié)各臺(tái)泵的排量；對(duì)泵的實(shí)際參數(shù)值與期望值進(jìn)行比較，自動(dòng)對(duì)該泵進(jìn)行調(diào)控。
二、自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能
1.運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)。可對(duì)泵的功率、流量、干壓期望值進(jìn)行設(shè)置并自動(dòng)調(diào)節(jié)，使其始終在高效區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高單臺(tái)泵泵效。同時(shí)使用變頻器進(jìn)行泵期望值的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使注水系統(tǒng)各臺(tái)泵的相互影響降到最低，達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目的。
2.運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)監(jiān)視。泵壓、泵和電機(jī)的軸承溫度、冷卻水的溫度和壓力、大罐液位等主要參數(shù)可通過(guò)控制室的計(jì)算機(jī)集中顯示，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行多畫(huà)面切換監(jiān)控，可監(jiān)測(cè)全站設(shè)備動(dòng)態(tài)，察看各臺(tái)泵的趨勢(shì)圖如泵效、揚(yáng)程、功率、流量等，同時(shí)設(shè)有年度曲線，顯示各臺(tái)泵全年運(yùn)行情況。
3.運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)記錄。
4.自動(dòng)報(bào)警保護(hù)。可設(shè)置和修改PLC報(bào)警限值，如機(jī)泵潤(rùn)滑油壓力高、低限值、停機(jī)極限值、電機(jī)電流高限報(bào)警值等，機(jī)泵數(shù)據(jù)達(dá)到停機(jī)極限值時(shí)自動(dòng)保護(hù)停機(jī)，同時(shí)可察看所有報(bào)警時(shí)的信息，如時(shí)間、數(shù)據(jù)、報(bào)警值、應(yīng)答情況等。
5.啟停機(jī)泵。可在控制室進(jìn)行操作，解決現(xiàn)場(chǎng)啟停機(jī)泵時(shí)參數(shù)觀測(cè)、調(diào)節(jié)不及時(shí)，噪聲污染大等問(wèn)題。
6.數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸與監(jiān)控。通過(guò)局域網(wǎng)對(duì)各注水泵運(yùn)行情況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，直接與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)輸出數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的信息化。
三、應(yīng)用效果
1.注水泵站運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)調(diào)控
自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝運(yùn)行以來(lái)，各站運(yùn)行狀況良好。圖2所示為埕三注4號(hào)泵采用自動(dòng)調(diào)控在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前后的泵干壓差變化情況。
圖2 埕三注4號(hào)泵應(yīng)用前后泵干壓差對(duì)比曲線圖
從圖中可以看出，在采用前，10個(gè)月內(nèi)泵干壓差范圍為0.54一0.71MPa，變化幅度為0.17MPa，平均值為0.617MPa。采用后，10個(gè)月內(nèi)泵干壓差范圍為0.31-0.47MPa，變化幅度為0.16MPa,平均值為0.39MPa。應(yīng)用自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)后，泵干壓差10個(gè)月平均值由0.617MPa下降到0.39MPa，下降了36.85%，且波動(dòng)趨于平緩。
表1為埕三注4號(hào)泵應(yīng)用自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)前后運(yùn)行參數(shù)對(duì)比。從表中可以看出，采用自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)后，①泵干壓差明顯下降，②泵的排量提高，③泵效提高，④能量單耗降低。
其它注水泵應(yīng)用自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)前后的運(yùn)行參數(shù)變化情況與4號(hào)泵類(lèi)似，這說(shuō)明自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)對(duì)注水泵的運(yùn)行進(jìn)行了有效調(diào)控。
表1 埕三注4號(hào)泵主要運(yùn)行參數(shù)對(duì)比表