P0916BX

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为了保证程控装置、可靠、运行，CPU和电源应采用冗余配置(双机热备)，一旦运行中的处理器发生故障，应自动切换到后备处理器工作，在切换过程中不应出现程序跳变或数据丢失现象，切换时间应小于50ms，设置足够容量的存储器，并考虑40%的备用量。所有开关量I/O模件应有隔离装置。所有在可编程控制器系统中的硬件应能在环境温度为0~60℃，相对湿度为5~95%的范围内连续运行，而无结露现象。控制系统应保持与操作员站的高度可靠的通讯。操作员站与PLC之间通讯故障时,可编程控制器应能继续运行。一台除焦控制阀和一台高压水泵对应控制完成除焦过程；要考虑自动顶盖机联锁及控制；高压水泵的启动和运行操作及其联锁控制部分做在水力除焦程序控制系统中实现,包括高压水泵二次仪表,并将与除焦控制有关的联锁信号接入主控柜；设PLC上位机操作台对水力除焦过程组态监控；除焦控制阀阀位控制采用接近开关与电磁气阀组合控制；其他阀位回讯采用干触点信号；采用除焦程序控制系统对两塔的除焦过程进行程序控制；按一台除焦控制阀和一台高压水泵配置；另外PLC的高可靠性和可维护性，电气及仪表专业维护人员在熟悉本系统后能快速排除各种故障，确保生产的连续性。要系统稳定、、实用，能实现机组启停、除焦阀开关、绞车连锁等。　解决方案

　　系统给我们提供了一体化的解决方案，包括产品设备选型、程序方案制定、连锁控制实现，通过提供一整套系统级控制方案真正实现了全过程的自动化，该系统主要由主控柜CK柜，防爆操作台BK，变频柜PK，和联络柜LK柜构成。PLC装在主控柜CK中，由主控柜完成高压水泵的选塔控制；PLC程序组态程序包括允许启泵、停泵控制；以及塔阀的自动开阀、关阀；钻机绞车的允许上升、下降等系统中受控对象之间的联锁。完成除焦过程中受控对象所处状态的显示，故障状态报警、跳闸显示等；防爆操作台完成钻机绞车控制（可实现无级变速）；除焦控制阀的控制；以及钻具位移数、模显示等；除焦过程中绞车运行和漏焦情况的电视画面监视；变频柜主要有自控/手动切换控制。主控柜内安装有PLC及其他控制电器，为防止工业电源对PLC的干扰，PLC供电电源及其他输入输出电路均采用隔离供电。它接受系统一次仪表和二次仪表信号，对除焦控制阀、高压水泵、塔阀、钻机绞车进行控制，实现联锁。控制面板设有报警、跳闸指示光字牌、电源开关、与塔顶联络按钮及指示灯、电源接通指示、高压泵运行指示、选塔开关、除焦塔号指示、除焦控制阀阀位指示等。并装有上位机系统，对系统流程中一次仪表采集到的模拟量信号（温度、压力、液位、轴振动、轴位移等）进行处理并报警输出到闪光报警器。该系统满足了我公司的需求，给我们提供了一体化的解决方案，包括产品设备选型、程序方案制定、连锁控制实现，通过提供一整套系统及控制方案正在实现了全过程的自动化。

　　选用GE智能平台系列 90-30系列优势一是价格优势性价比高，能提供一体化解决方案，该软件在自动化行业应用广泛且占据很高的地位，二是该系统在化工或炼油行业具有较多较好的应用案例，经考察应用良好。三是技术服务好，系统维护方便。

   1，该系统软硬件配置如下：

   2，简单系统网络图：

　　实施结果

　　采用GE智能平台系列 series 90-30 CPU350冗余系列系统满足了我公司目前水力除焦需求，可以保证硬件和软件的迅速和方便的维护；降低了系统价格和减少了停机时间；提高了开放性灵活性和可扩展性。提高了生产率和操作效率，降低了操作成本；使我们拥有了更多的灵活性来选择适合每种特殊应用的硬件和编程语言，系统运行可靠。真正实现了全过程的自动化，自动控制减轻了操作工人的劳动强度、简化了操作顺序，使高压水力除焦作业更快捷更。

　　关于GE

　　GE专注于至关重要的需求，以人才和技术，致力解决具挑战的议题，提供包括能源、医疗、家庭、交通运输和金融等广泛领域的解决方案，我们构建、驱动、载运、医治，创想为本，行重于言。GE，想到，做到。作者简介  刘雍，东北大学硕士研究生，研究方向自动控制，现任北京和利时自动化驱动技术有限公司行业技术支持。

摘  要         油田伴生气增压回收系统是利用工业压缩机将油田伴生气压缩到的压力后，再通过切换阀门以及管道回收利用的系统。系统包括了压力检测、温度检测、阀门切换以及变频控制等控制过程。目前对此系统主要有两类控制器，一类是采用单板机制作的控制器，此控制器可以较好的实现控制功能，但在可靠性以及维护性方面都存在较大的问题；还有一类是采用PLC作为系统的控制器，PLC的可靠性会大大强于单板机控制器，并且有丰富的通讯接口，易于组网。在监控方面，系统一般包括现场触摸屏监控以及GPRS远程监控系统。和利时公司的LK系列PLC不仅有很高的可靠性还有丰富的通讯接口，系统组网更加容易，此外还具有SD卡程序下装功能，系统的升级维护更加方便，因此LK系列PLC在此类系统中的应用前景更加广阔。

关键词       LK PLC；伴生气增压回收系统；GPRS；

1         引言

伴生气又称为油田气，是与原油共同储藏在地层深处的一种能源，其主要成分为甲烷，其中还有乙烷、丙烷、丁烷等少量气体。早期国内外大部分油田没有对伴生气进行有效的回收利用，多采取燃烧、排放等简单的处理方式，这些处理方式不仅污染环境，而且造成巨大的浪费。随着企业节能减排意识的提高以及自动化控制技术的不断提升，越来越多的油田开始致力于伴生气回收系统的开发。不同的油田所产生的伴生气浓度与压力是不同的，为了能够将伴生气回收利用，需要将压力不足的伴生气进行增压，油田伴生气增压回收系统就是在此背景下应运而生的。

近些年，随着自动化控制技术、网络通讯技术的快速提升，油田伴生气增压回收系统的功能也越来越强大，由早是单机控制系统，发展到现在的带有无线网络的集中智能控制系统，这就需要控制器具有较强的通讯扩展能力。目前采用的控制器主要有两大类，一类是基于单板机的控制器，还有一类是基于PLC的控制器。基于单板机的控制器可以较好的实现控制功能，但在可靠性以及维护性方面都存在较大的问题，其中一些控制器的网络接口也没有统一的标准，不易进行网络扩展；另一类采用PLC作为系统的控制器，PLC的可靠性大大强于单板机控制器，此外PLC的通讯扩展能力也比较强，可以比较方便的实现复杂的网络。本文所述的油田伴生气增压回收系统就是采用PLC作为控制器的，本系统采用的是和利时公司LK系列PLC，这款PLC不仅具有很高的可靠性，还有丰富的通讯接口，非常易于组网，利用CPU自带的RS485接口以及宏电的GPRS DTU模块，系统实现了基于GPRS的远程监控功能。此外系统还支持SD卡程序下装功能，用户只需通过带有程序的SD存储卡就可完成程序的下装，此功能特别适用于对此类所在地点偏僻、不便于使用电脑对控制系统进行升级与维护的应用场合。下面就详细介绍一下采用和利时公司的LK系列PLC搭建的油田伴生气增压回收系统。

2         油田伴生气增压回收系统工艺

该系统主要由以下三个子系统组成，分别是增压系统、喷液冷却系统以及独立润滑油系统。下面分别对这几个子系统进行简要说明。

ì        增压系统

增压系统用于伴生气增压，可根据入口气体压力情况自动进行启动停止，其核心装置为双螺杆压缩机，压缩机采用变频工作方式。控制器根据设定的出口气体压力与实际出口压力作比较，采用PID算法计算出变频器的运行频率，实现对双螺杆压缩机的动态能量调节。

ì        喷液冷却系统

压缩机汽缸采用喷淋冷却的方式，冷却液采用油田中的原油，原油与套管气混合后进入冷却器，经冷却后的油气作为喷淋液进入压缩机。        独立润滑系统

独立润滑系统由油泵、油箱、润滑油过滤器、润滑油分配器等组成，分别向压缩机的轴承、机械密封、同步齿轮提供润滑油。润滑系统设置油压连锁控制等功能，保证主机得到良好润滑和封闭。

油田伴生气增压回收系统工艺结构如图2-1所示，从图中可以看到此系统主要包括压缩机、变频器、润滑油分配器、冷却器、原油加热器、油泵以及一些阀门开关等。图中绿色部分即为独立润滑油系统，润滑油采用原油，经加热后由油泵打入冷却器中，再进入润滑油分配器，加热原油是避免油温过低时阻塞油泵。图中红色部分为喷液冷却系统，原油经冷却后作为冷却剂进入压缩机。图中蓝色部分为增压系统，伴生气在符合压力条件下进入压缩机，压缩机变频工作使压缩后的伴生气稳定在设定压力上。

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