在石油生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，采油站緩沖罐的作用主要是對原油進(jìn)行升溫，實(shí)現(xiàn)油氣分離。緩沖罐運(yùn)行過程中，為了防止發(fā)生冒罐或排空等情況，要求必須將罐內(nèi)液面維持在恒定水平，因此采取合理控制措施就顯得十分重要。

 

1 緩沖罐自控輸油的技術(shù)原理

工藝由液位傳感器，溫度傳感器，油罐液位變頻自動(dòng)控制儀，自動(dòng) / 手動(dòng)切換開關(guān)，再配接采油站原有的緩沖罐、變頻器、輸油泵組成。

 

液位傳感器通過采集緩沖罐的液位高度，送往油罐液位變頻自動(dòng)控制儀，控制儀根據(jù)變頻曲線控制變頻器的輸出以調(diào)整輸油泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而達(dá)到緩沖罐液面使緩沖罐液位保持在一定范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)油站自動(dòng)、連續(xù)、平穩(wěn)輸油。同時(shí)設(shè)置緩沖罐高低液位報(bào)警系統(tǒng)、輸油泵主軸溫度報(bào)警系統(tǒng)、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

 

2 采油站緩沖罐自控輸油技術(shù)的設(shè)計(jì)思路

2.1 技術(shù)要求

緩沖罐自控輸油系統(tǒng)具有組成設(shè)備多、調(diào)控要求高等特點(diǎn)，為了保證整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)盡可能降低整體成本，必須要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，提前制定詳細(xì)的技術(shù)方案，明確具體的設(shè)計(jì)要求。簡單來說，緩沖罐自控輸油系統(tǒng)在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中應(yīng)滿足以下方面的要求 ：其一，出于成本控制考慮，在對老舊系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造時(shí)，要盡可能利用原來的一些儀器設(shè)備等，節(jié)約資源。其二，由于緩沖罐在后期使用中，液面一直是波動(dòng)變化的，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)設(shè)置閾值范圍。當(dāng)罐內(nèi)液面高于或低于閾值時(shí)，觸發(fā)報(bào)警，以便于值班人員從自動(dòng)控制切換為手動(dòng)控制。其三，自動(dòng)控制系統(tǒng)也有可能發(fā)生設(shè)備故障，為了避免出現(xiàn)排空問題，應(yīng)設(shè)置應(yīng)急處理功能，一旦發(fā)生報(bào)警，立即暫停進(jìn)油，避免故障擴(kuò)大化。

 

2.2 設(shè)計(jì)流程

shou先，根據(jù)當(dāng)前采油站緩沖罐正常運(yùn)行工況，確定基準(zhǔn)液面。然后以該液面為參考，設(shè)置上下#大波動(dòng)范圍，例如將基準(zhǔn)液面 ±5 cm 作為安全范圍。其次，在緩沖罐內(nèi)安裝有多個(gè)微型傳感器。當(dāng)實(shí)際液面低于基準(zhǔn)液面 3 cm 時(shí)，傳感器會(huì)將信號(hào)發(fā)送給控制單元，然后控制單元發(fā)送指令，控制閥門增加開度，增加進(jìn)液量，實(shí)際液面逐漸上升 ；當(dāng)實(shí)際液面超過基準(zhǔn)液面 3 cm 時(shí)，傳感器同樣發(fā)送反饋信號(hào)，控制單元減小閥門開度。按照上述自動(dòng)控制方式，保證了液面維持在動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。#后，如果實(shí)際液面低于或高于基準(zhǔn)液面 5 cm，則發(fā)出報(bào)警。然后由當(dāng)值人員檢查導(dǎo)致液面升高、降低的原因，并采用人工干預(yù)，使液面回歸正常。

 

2.3 主要設(shè)備

（1）液位采集使用在用的差壓變送器（輸出 4~20 mA，供電 24 V），選用相應(yīng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)為 4~20 mA 輸入 ；所在泵房內(nèi)供電只能提供 220 V 供電，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)供電需選為 220 V。（2）磁翻板液位計(jì)安裝的液位變送器輸出應(yīng)為 4~20 mA，以滿足備用需要。（3）為了節(jié)約空間，盡量使用懸掛式或立體式的好立機(jī)柜，后期進(jìn)行日常養(yǎng)護(hù)或是故障排查都有一定的便利性。（4）蜂鳴器與傳感器配套使用，傳感器向控制中心反饋液面低位或高位信號(hào)后，蜂鳴器報(bào)警。（5）阻斷裝置，當(dāng)自控系統(tǒng)中部分電子元件發(fā)生故障導(dǎo)致液位異常后，阻斷裝置可以保護(hù)系統(tǒng)，控制損失。

 

2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)的安裝

在完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)后，按照既定的安裝方案完成緩沖罐自控輸油系統(tǒng)的安裝工作。安裝過程中需要重點(diǎn)關(guān)注以下要點(diǎn)：其一，在泵房的進(jìn)出口要安裝流程管線，其作用是方便對泵房所有的進(jìn)出線路進(jìn)行統(tǒng)一管理，減少了管線布設(shè)與維護(hù)的時(shí)間。在緩沖罐的進(jìn)出口要安裝電控閥門，可以根據(jù)控制指令調(diào)節(jié)閥門開度。其二，在液位控制系統(tǒng)中增加一個(gè)差壓變送器，當(dāng)檢測到自控系統(tǒng)中有電流或電壓異常信號(hào)后，自動(dòng)切斷自控系統(tǒng)，提供雙保險(xiǎn)。其三，不同供電系統(tǒng)好立供電，其中 220 V電源在泵房內(nèi)，24 V 電源在值班室內(nèi)。這樣既可以避免線路交叉，又可以保障供電安全。其四，完成上述安裝任務(wù)后，還要進(jìn)行調(diào)試工作，例如人為調(diào)整液位高低變化，觀察報(bào)警系統(tǒng)是否正常運(yùn)行等。確定自控系統(tǒng)各項(xiàng)功能穩(wěn)定后，投入使用。

 

3 緩沖罐自控輸油技術(shù)的應(yīng)用效果

某采油站于 2016 年 6 月份開始對緩沖罐輸油控制工藝進(jìn)行升級(jí)改造，自控輸油系統(tǒng)投入應(yīng)用后，取得了顯著效益，總結(jié)如下。

 

3.1 實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、穩(wěn)定輸油

以往采油站緩沖罐的液位波動(dòng)范圍較大，根據(jù)工作記錄，液位波動(dòng)浮動(dòng)經(jīng)常在 10~20 cm 之間，一方面輸油不穩(wěn)定，另一方面也存在較高的安全隱患。而自控輸油技術(shù)投入運(yùn)行后，罐內(nèi)液位維持在（16±5）cm 之間，穩(wěn)定性良好。另外，為了體現(xiàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的客觀性，從該套自控系統(tǒng)投入使用后，利用監(jiān)控設(shè)備每隔 1 h 自動(dòng)記錄一次液位變化，繪制罐內(nèi)液位變化曲線圖。從整體上來看，該曲線的波動(dòng)變化規(guī)律，且整體保持平穩(wěn)。

 

3.2 節(jié)能增效

在緩沖罐自控輸油系統(tǒng)中，變頻器發(fā)揮了重要作用。它能根據(jù)傳感器的反饋信號(hào)，以及控制單元發(fā)出的指令，完成自動(dòng)微調(diào)。這樣既可以保證罐內(nèi)液位不會(huì)出現(xiàn)明顯的升降變化，同時(shí)又能夠增強(qiáng)輸油泵效。通過對比自控輸油系統(tǒng)應(yīng)用前后的泵效數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在自控系統(tǒng)投入運(yùn)行后，泵效增加了約 11 個(gè)百分點(diǎn)。另外，在聯(lián)合站運(yùn)行中，還有一道加藥脫水工序。使用自控系統(tǒng)后，也減少了破乳劑的用量，節(jié)藥效果也比較明顯。如表 1 所示。

 

3.3 安全性提升

以往人工為主的罐內(nèi)液位調(diào)控方式，除了效率低外，還具有一定的安全隱患。例如一旦因?yàn)槿藶椴倏厥д`，或是故障損壞，導(dǎo)致罐內(nèi)液位異常變化，很有可能發(fā)生泄漏甚至是爆炸事故。而使用自動(dòng)控制輸油系統(tǒng)后，現(xiàn)場不需要安排技術(shù)人員，可以通過遠(yuǎn)程控制的方式，在安全環(huán)境下完成對緩沖罐內(nèi)部液位高低變化的監(jiān)控。另外，即便是自控系統(tǒng)發(fā)生故障，也有阻斷功能，在安全環(huán)境下開展故障檢修，因此整體安全性也得到了大幅度的提升。

 

3.4 經(jīng)濟(jì)效益提升

緩沖罐自控輸油系統(tǒng)自投入以來，平均日節(jié)電35.07 kWh，累節(jié)電 60 160 kWh，按照電費(fèi) 0.56 元 /kWh 計(jì) 算， 累 計(jì) 節(jié) 約 電 費(fèi) 3.47 萬 元 ；平 均 日 節(jié) 氣1.024×104 m3，累節(jié)氣 122．88×104 m3，按照天然氣 0.58元 /m3 計(jì)算，累計(jì)創(chuàng)效 71.2704 萬元 ；平均日節(jié)破乳劑0.825 t，累節(jié)藥 99 t，按照破乳劑價(jià)格 9 113 元/t 計(jì)算，累節(jié)約藥劑費(fèi) 90.2187 萬元。綜合以上，節(jié)省三項(xiàng)費(fèi)用共計(jì) 164.9591 萬元。

 

4 結(jié)語

自動(dòng)化和智能化技術(shù)的運(yùn)用為采油站各項(xiàng)工作開展帶來了極大的便利。緩沖罐液位控制是關(guān)系到采油站生產(chǎn)效率的重要工序，自控輸油技術(shù)的運(yùn)用，保證了液位穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)高效運(yùn)行，給采油站的效益提升起到了技術(shù)支持作用。采油站要結(jié)合自身情況，盡快做好自控輸油系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，在節(jié)本增效、保障安全等方面發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

 

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