摘要：在油田生產(chǎn)中，PLC測(cè)控系統(tǒng)起到重要的作用，可以保證生產(chǎn)穩(wěn)定性、可靠性，庫(kù)站運(yùn)行的安全性，這也是油田順利生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為此在對(duì)轉(zhuǎn)油站PLC系統(tǒng)進(jìn)行分析的過(guò)程中，可以此運(yùn)用的基本原理分析方式、對(duì)比新舊系統(tǒng)應(yīng)用效果方式、生產(chǎn)參數(shù)整合方式等，對(duì)PLC系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的根源、影響度、使用效果進(jìn)行深入研究。經(jīng)過(guò)研究表明，此系統(tǒng)出現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)都是在誤差允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)整體穩(wěn)定運(yùn)行，這樣既可以確保儀表使用的精準(zhǔn)度，同時(shí)也可以降低維護(hù)工作，還可以提升整體管理效果，進(jìn)而推進(jìn)智慧油田發(fā)展進(jìn)程。
1 轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)的誤差來(lái)源
從根本上來(lái)講，不論是什么樣的儀器儀表設(shè)備應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中使用，都會(huì)受到來(lái)自不同程度的精度限制影響，從而出現(xiàn)誤差問(wèn)題�；诖�，在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中也特別重視誤差來(lái)源這一內(nèi)容，以此為基礎(chǔ)來(lái)采取針對(duì)性措施來(lái)減小誤差問(wèn)題，然后對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的論證、實(shí)驗(yàn)以及檢測(cè)這yiliu程，#后才能用于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，油田生產(chǎn)也不例外，測(cè)控系統(tǒng)誤差主要有以下幾點(diǎn)來(lái)源：
其一，與測(cè)控系統(tǒng)進(jìn)行連接的計(jì)量與自動(dòng)化儀表，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成直接性測(cè)量誤差，而這也直接關(guān)系測(cè)控系統(tǒng)在之后應(yīng)用中的運(yùn)算準(zhǔn)確性和控制穩(wěn)定性[1]；
其二，轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，儀表的供電電壓出現(xiàn)波動(dòng)情況、油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度發(fā)生變化、電磁干擾等問(wèn)題都會(huì)在一定程度上對(duì)儀表信號(hào)檢測(cè)精準(zhǔn)度產(chǎn)生影響，因此也就導(dǎo)致#終測(cè)控結(jié)果存在一定的誤差；
其三，因PLC硬件引入測(cè)控系統(tǒng)中產(chǎn)生的誤差問(wèn)題，舉例來(lái)講，脈沖信號(hào)采集電路、模擬量輸入(輸出)入的A/D轉(zhuǎn)換(D/A轉(zhuǎn)換)因氣的量化，都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)誤差；
其四，因引入測(cè)控系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型以及測(cè)量公式的標(biāo)準(zhǔn)存在不同之處，從而使得#終測(cè)量結(jié)果存在誤差；
其五，測(cè)控系統(tǒng)在進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算過(guò)程中，因引入數(shù)據(jù)位取舍，從而引發(fā)計(jì)算上的誤差問(wèn)題。綜合以上幾種誤差來(lái)源，通過(guò)誤差計(jì)算方法，來(lái)對(duì)測(cè)控系統(tǒng)中的信號(hào)的誤差進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，#終得出出現(xiàn)測(cè)量誤差的主要原因就在于儀表精度，誤差范圍一般在0.2%～0.5% 之間。
2 轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用分析
2.1 二合一加熱爐進(jìn)出口和加熱段溫度
對(duì)于油田生產(chǎn)中所使用的二合一加熱爐，其進(jìn)口溫度大概在45 ℃左右，通過(guò)對(duì)二合一加熱爐中的盤(pán)管進(jìn)行加熱處理，根據(jù)井口距離，對(duì)于出口部分的溫度，一般控制在56 ℃范圍內(nèi)[2]。基于以上，進(jìn)出口部分的溫度檢測(cè)，主要應(yīng)用的是PT100傳感器；加熱段的溫度檢測(cè)，主要采用的是一體化溫度變送器。在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試過(guò)程中，對(duì)于其所在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用玻璃棒溫度計(jì)進(jìn)行檢測(cè)工作，將其與溫度儀表檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)運(yùn)用PLC測(cè)控系統(tǒng)所測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果處于誤差允許的范圍內(nèi)，但通過(guò)運(yùn)用
溫度計(jì)進(jìn)行溫度測(cè)量后，存在誤差來(lái)源和測(cè)量位置不統(tǒng)一情況，另外，若運(yùn)用溫度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，其對(duì)誤差的#大允許范圍應(yīng)控制在±0.5 ℃。
2.2 二合一和三相分離器液位
在進(jìn)行轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)檢測(cè)過(guò)程中，不論是上述二合一加熱爐，還是三相分離器，這兩者都是其中比較重要的一項(xiàng)檢測(cè)參數(shù)，如果出現(xiàn)檢測(cè)錯(cuò)誤或不準(zhǔn)確等情況，都會(huì)引發(fā)冒罐、機(jī)泵空轉(zhuǎn)等一些不利于油田安全生產(chǎn)的事故問(wèn)題發(fā)生�；诖嗽谶M(jìn)行實(shí)際油田生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)對(duì)三合一容器和二合一容器的液位進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，通常采用電容法進(jìn)行測(cè)量，具體來(lái)講，將射頻導(dǎo)納電極有效使用長(zhǎng)度和電流信號(hào)在4～20mA的信號(hào)兩者相對(duì)應(yīng)，然后讀取與檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的微機(jī)中數(shù)據(jù)信息，也就是液位高度檢測(cè)數(shù)據(jù)信息。在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，可能會(huì)對(duì)液位測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的精準(zhǔn)度帶來(lái)影響的因素主要有以下幾方面：其一，對(duì)于測(cè)量中所使用的測(cè)量?jī)x安裝方式是否符合檢測(cè)要求；其二，在檢測(cè)過(guò)程中，油田生產(chǎn)中的油品黏度、油品來(lái)液中存在的聚合物等因素都會(huì)在一定程度上影響測(cè)量的精準(zhǔn)性；其三，測(cè)量中所使用的測(cè)量?jī)x本身的測(cè)量精度、采集轉(zhuǎn)換精度等都會(huì)影響#終的測(cè)量結(jié)果，但這部分因素不是影響測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)度的主要因素。
2.3 含水分析儀信號(hào)檢測(cè)
在進(jìn)行油田生產(chǎn)中，其中有一項(xiàng)非常重要的生產(chǎn)工序就是對(duì)原油進(jìn)行計(jì)量，而在原油計(jì)量過(guò)程中，其中比較重要的數(shù)據(jù)參數(shù)信息就是原油采出液含水率，杜宇這部分內(nèi)容的測(cè)量誤差主要是從檢測(cè)儀表中引入的[3]，除此之外，還和其安裝方式、液體含氣量、液體流速等因素存在一定的關(guān)聯(lián)性。針對(duì)本次含水分析儀信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，主要選取YSL-1G型的短波含水測(cè)試儀對(duì)轉(zhuǎn)油站進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，二次儀表輸出信號(hào)值和對(duì)應(yīng)體積含水值分別為4～20 mA、0%～100%。
在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，在進(jìn)行含水分析儀標(biāo)定時(shí)，標(biāo)定范圍為轉(zhuǎn)油站全范圍，共計(jì)采用五個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定，然后對(duì)全量程范圍進(jìn)行曲線(xiàn)模型，若檢測(cè)中所使用的儀表具有良好的重復(fù)性檢測(cè)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)#大化保證測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，對(duì)于體積含水率采用蒸餾法進(jìn)行測(cè)量，然后將該測(cè)量結(jié)果和含水分析儀微機(jī)測(cè)量數(shù)據(jù)兩者進(jìn)行分析對(duì)比，以此對(duì)含水分析儀進(jìn)行調(diào)校。之后運(yùn)用電脫水法測(cè)量結(jié)果與修正后的測(cè)量參數(shù)兩者進(jìn)行對(duì)比，與此同時(shí)，讀取電脫水含水測(cè)定儀和微機(jī)上所顯示的數(shù)據(jù)參數(shù)信息。下表1為電脫水含水測(cè)定儀和PLC測(cè)控系統(tǒng)所顯示的數(shù)據(jù)參數(shù)信息檢測(cè)結(jié)果對(duì)比如表1所示。
通過(guò)對(duì)上述表1中的數(shù)據(jù)參數(shù)檢測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析能夠明顯看出，有些含水率測(cè)量誤差已經(jīng)明顯超過(guò)原本規(guī)定的允許誤差值，其余都處于允許的誤差范圍。產(chǎn)生上述誤差主要有以下幾點(diǎn)原因：其一，因儀表測(cè)量帶入后產(chǎn)生的誤差；其二，PLC測(cè)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)參數(shù)讀取與電脫水含水測(cè)定儀數(shù)據(jù)采樣存在不同步，從而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)存在誤差。
2.4 原油流量檢測(cè)
本次轉(zhuǎn)油站原油流量檢測(cè)方式，主要以螺旋流量計(jì)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)量。基于電子式表頭，將測(cè)量后的脈沖信號(hào)傳輸至PLC測(cè)控系統(tǒng)中，然后通過(guò)系統(tǒng)來(lái)讀取測(cè)量參數(shù)結(jié)果，下表2為電子式表頭累計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)與PLC測(cè)控系統(tǒng)同期計(jì)量數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果如表2所示。
從上述表2中的數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，出現(xiàn)誤差的主要原因在于流量計(jì)漏失以及測(cè)量?jī)x表精準(zhǔn)度方面，從整體上來(lái)看測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)于原油流量檢測(cè)中出現(xiàn)的誤差處于誤差允許范圍內(nèi)[4]。
2.5 變頻調(diào)速器PID控制
通過(guò)變頻調(diào)速器閉環(huán)控制方式，將PID參數(shù)調(diào)節(jié)和變頻調(diào)速器兩者進(jìn)行連接，使其形成一種閉環(huán)性質(zhì)的檢測(cè)控制系統(tǒng)，以此為外輸液流量起到調(diào)節(jié)作用，#終達(dá)成三合一容器介質(zhì)液位閉環(huán)的自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。若液位所處數(shù)值比設(shè)定數(shù)值高的情況下，PID電流信號(hào)因此而變大，同時(shí)對(duì)變頻器控制頻率也會(huì)適當(dāng)提升；相反，若也為所處數(shù)值朝向反方向進(jìn)行調(diào)節(jié)情況下，PID輸出數(shù)據(jù)一般在0～100之間，上位機(jī)組態(tài)軟件手操器通常為0～50 Hz之間。就當(dāng)前油田生產(chǎn)實(shí)際來(lái)看，若變頻器輸出低于10 Hz情況下，就會(huì)減緩電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，泵排量也逐漸趨于0，基于以上，在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視該方面的限制設(shè)計(jì)。對(duì)于PID調(diào)校，地衣步應(yīng)在生產(chǎn)中進(jìn)行，然后才能用于油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中開(kāi)展聯(lián)合調(diào)試[5]。在進(jìn)行實(shí)際調(diào)校過(guò)程中，shou先將原本為手操器變頻器控制方式轉(zhuǎn)為手動(dòng)狀態(tài)，在這個(gè)過(guò)程中需要特別注意的是其中無(wú)擾動(dòng)切換運(yùn)行狀態(tài)是否為正常，借助鼠標(biāo)電動(dòng)增加和減少兩個(gè)按鈕，觀察10～50 Hz之間的變化情況，下表四為控制變頻調(diào)速器PID輸出信號(hào)檢測(cè)結(jié)果如表3所示。
通過(guò)對(duì)上表3檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)際電流輸出值與其對(duì)應(yīng)換算電流值存在誤差情況，出現(xiàn)誤差的主要原因在于模塊D/A轉(zhuǎn)換精度與測(cè)量中三位半精度萬(wàn)用表共同構(gòu)成引起的。將手操變頻器控制轉(zhuǎn)為自動(dòng)狀態(tài)下，然后運(yùn)用信號(hào)源對(duì)“三合一液位信號(hào)”進(jìn)行模擬分析，能夠從中看出進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)后頻率、相應(yīng)D/A轉(zhuǎn)換電流輸出這兩者的變化情況。與此同時(shí)，對(duì)于變頻器現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)調(diào)，也可通過(guò)轉(zhuǎn)變其自動(dòng)、手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)分析變頻器和PLC測(cè)控系統(tǒng)兩者的頻率參數(shù)是否相同。
3 轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用效果
在油田生產(chǎn)中應(yīng)用轉(zhuǎn)油站PLC測(cè)控系統(tǒng)，能夠?qū)⑸a(chǎn)過(guò)程中的誤差情況控制在可控范圍內(nèi)，確保油田生產(chǎn)中的各項(xiàng)儀表精度、降低儀表在其中的維護(hù)工作量，將PID控制法應(yīng)用于PLC測(cè)控系統(tǒng)中，具有高度應(yīng)用可靠性，對(duì)于參數(shù)調(diào)整上具有一定便利性，符合當(dāng)前油田生產(chǎn)需求，具有積極性應(yīng)用意義。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，綜上所述，在油田生產(chǎn)中的各個(gè)過(guò)程都不斷引用PLC測(cè)控系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具備良好的拓展性、兼容性，可以為企業(yè)今后建設(shè)智能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)奠定基礎(chǔ)，然而現(xiàn)階段，在油田生產(chǎn)中應(yīng)用的PLC測(cè)控系統(tǒng)，通常也只是具備簡(jiǎn)單控制功能，相對(duì)于復(fù)雜功能的系統(tǒng)使用仍比較少，在信息技術(shù)發(fā)展下，相信未來(lái)PLC測(cè)控系統(tǒng)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用前景會(huì)越來(lái)越廣泛。
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