LK在油田伴生氣增壓回收系統中的應用

　　1 引言

伴生氣又稱(chēng)為油田氣，是與原油共同儲藏在地層深處的一種能源，其主要成分為甲烷，其中還有乙烷、丙烷、丁烷等少量氣體。早期國內外大部分油田沒(méi)有對伴生氣進(jìn)行有效的回收利用，多采取燃燒、排放等簡(jiǎn)單的處理方式，這些處理方式不僅污染環(huán)境，而且造成巨大的浪費。隨著(zhù)企業(yè)節能減排意識的提高以及自動(dòng)化控制技術(shù)的不斷提升，越來(lái)越多的油田開(kāi)始致力于伴生氣回收系統的開(kāi)發(fā)。不同的油田所產(chǎn)生的伴生氣濃度與壓力是不同的，為了能夠將伴生氣回收利用，需要將壓力不足的伴生氣進(jìn)行增壓，油田伴生氣增壓回收系統就是在此背景下應運而生的。

　　近些年，隨著(zhù)自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)的快速提升，油田伴生氣增壓回收系統的功能也越來(lái)越強大，由最早是單機控制系統，發(fā)展到現在的帶有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的集中智能控制系統，這就需要控制器具有較強的通訊擴展能力。目前采用的控制器主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是基于單板機的專(zhuān)用控制器，還有一類(lèi)是基于PLC的控制器?；趩伟鍣C的專(zhuān)用控制器可以較好的實(shí)現控制功能，但在可靠性以及維護性方面都存在較大的問(wèn)題，其中一些控制器的網(wǎng)絡(luò )接口也沒(méi)有統一的標準，不易進(jìn)行網(wǎng)絡(luò )擴展；另一類(lèi)采用PLC作為系統的控制器，PLC的可靠性大大強于單板機控制器，此外PLC的通訊擴展能力也比較強，可以比較方便的實(shí)現復雜的網(wǎng)絡(luò )。本文所述的油田伴生氣增壓回收系統就是采用PLC作為控制器的，本系統采用的是和利時(shí)公司LK系列PLC，這款PLC不僅具有很高的可靠性，還有豐富的通訊接口，非常易于組網(wǎng)，利用CPU自帶的RS485接口以及宏電的GPRSDTU模塊，系統實(shí)現了基于GPRS的遠程監控功能。此外系統還支持SD卡程序下裝功能，用戶(hù)只需通過(guò)帶有程序的SD存儲卡就可完成程序的下裝，此功能特別適用于對此類(lèi)所在地點(diǎn)偏僻、不便于使用電腦對控制系統進(jìn)行升級與維護的應用場(chǎng)合。下面就詳細介紹一下采用和利時(shí)公司的LK系列PLC搭建的油田伴生氣增壓回收系統。

　　2 油田伴生氣增壓回收系統工藝

　　該系統主要由以下三個(gè)子系統組成，分別是增壓系統、噴液冷卻系統以及獨立潤滑油系統。下面分別對這幾個(gè)子系統進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

　　ì增壓系統

　　增壓系統用于伴生氣增壓，可根據入口氣體壓力情況自動(dòng)進(jìn)行啟動(dòng)停止，其核心裝置為雙螺桿壓縮機，壓縮機采用變頻工作方式?？刂破鞲鶕O定的出口氣體壓力與實(shí)際出口壓力作比較，采用PID算法計算出變頻器的運行頻率，實(shí)現對雙螺桿壓縮機的動(dòng)態(tài)能量調節。

　　ì噴液冷卻系統

　　壓縮機汽缸采用噴淋冷卻的方式，冷卻液采用油田中的原油，原油與套管氣混合后進(jìn)入冷卻器，經(jīng)冷卻后的油氣作為噴淋液進(jìn)入壓縮機。

　　ì獨立潤滑系統

　　獨立潤滑系統由油泵、油箱、潤滑油過(guò)濾器、潤滑油分配器等組成，分別向壓縮機的軸承、機械密封、同步齒輪提供潤滑油。潤滑系統設置油壓連鎖控制等功能，保證主機得到良好潤滑和封閉。

　　油田伴生氣增壓回收系統工藝結構如圖2-1所示，從圖中可以看到此系統主要包括壓縮機、變頻器、潤滑油分配器、冷卻器、原油加熱器、油泵以及一些閥門(mén)開(kāi)關(guān)等。圖中綠色部分即為獨立潤滑油系統，潤滑油采用原油，經(jīng)加熱后由油泵打入冷卻器中，再進(jìn)入潤滑油分配器，加熱原油是避免油溫過(guò)低時(shí)阻塞油泵。圖中紅色部分為噴液冷卻系統，原油經(jīng)冷卻后作為冷卻劑進(jìn)入壓縮機。圖中藍色部分為增壓系統，伴生氣在符合一定壓力條件下進(jìn)入壓縮機，壓縮機變頻工作使壓縮后的伴生氣穩定在設定壓力上。

　　3 油田伴生氣增壓回收控制系統設計

　　ì系統結構

　　此系統采用和利時(shí)公司的LK系列PLC作為控制器?？刂葡到y結構如圖3-1所示，在控制層每個(gè)采油站配置一個(gè)現場(chǎng)控制站，現場(chǎng)控制站包括一套LKPLC、一個(gè)觸摸屏以及一塊GPRS遠程通訊模塊，PLC負責現場(chǎng)工況信號的采集、處理以及向現場(chǎng)設備發(fā)送控制信號，觸摸屏用于現場(chǎng)監控與調試，GPRS遠程通訊模塊將現場(chǎng)控制站以無(wú)線(xiàn)的方式接入公網(wǎng)，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )即可將現場(chǎng)控制站的狀態(tài)與報警信息傳輸到監控中心的操作員站上。網(wǎng)絡(luò )層采用星型網(wǎng)絡(luò )，以公網(wǎng)為中心，操作員站通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)連接到公網(wǎng)，公網(wǎng)再通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )與現場(chǎng)各工作站交換數據。在操作層采用了2個(gè)操作員站，其中一臺操作員站具備工程師站的功能，用于操作以及監視此控制系統，兩個(gè)操作員站采用熱備的方式，當其中一臺操作員站出現故障時(shí)，可以使用另一個(gè)操作員站對系統進(jìn)行操作，從而不會(huì )影響系統正常工作。兩個(gè)操作員站通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)交換機進(jìn)行數據交換，打印機負責打印日常報表。