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摘  要         油(you)田(tian)伴(ban)生(sheng)氣(qi)增(zeng)壓(ya)回(hui)收(shou)係(xi)統(tong)是(shi)利(li)用(yong)工(gong)業(ye)壓(ya)縮(suo)機(ji)將(jiang)油(you)田(tian)伴(ban)生(sheng)氣(qi)壓(ya)縮(suo)到(dao)一(yi)定(ding)的(de)壓(ya)力(li)後(hou)，再(zai)通(tong)過(guo)切(qie)換(huan)閥(fa)門(men)以(yi)及(ji)專(zhuan)用(yong)管(guan)道(dao)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)的(de)係(xi)統(tong)。係(xi)統(tong)包(bao)括(kuo)了(le)壓(ya)力(li)檢(jian)測(ce)、溫度檢測、閥fa門men切qie換huan以yi及ji變bian頻pin控kong製zhi等deng控kong製zhi過guo程cheng。目mu前qian對dui此ci係xi統tong主zhu要yao有you兩liang類lei控kong製zhi器qi
，一yi類lei是shi采cai用yong單dan板ban機ji製zhi作zuo的de專zhuan用yong控kong製zhi器qi，此ci控kong製zhi器qi可ke以yi較jiao好hao的de實shi現xian控kong製zhi功gong能neng，但dan在zai可ke靠kao性xing以yi及ji維wei護hu性xing方fang麵mian都dou存cun在zai較jiao大da的de問wen題ti；還有一類是采用PLC作為係統的控製器，PLC的可靠性會大大強於單板機控製器，並且有豐富的通訊接口，易於組網。在監控方麵，係統一般包括現場觸摸屏監控以及GPRS遠程監控係統。和利時公司的LK係列PLC不僅有很高的可靠性還有豐富的通訊接口，係統組網更加容易，此外還具有SD卡程序下裝功能，係統的升級維護更加方便，因此LK係列PLC在此類係統中的應用前景更加廣闊。

 

關鍵詞       LK PLC


；伴生氣增壓回收係統；GPRS；

 

1         引言

 

伴生氣又稱為油田氣，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有對伴生氣進行有效的回收利用
，多采取燃燒、paifangdengjiandandechulifangshi，zhexiechulifangshibujinwuranhuanjing，erqiezaochengjudadelangfei。suizheqiyejienengjianpaiyishidetigaoyijizidonghuakongzhijishudebuduantisheng，yuelaiyueduodeyoutiankaishizhiliyubanshengqihuishouxitongdekaifa。butongdeyoutiansuochanshengdebanshengqinongduyuyalishibutongde，weilenenggoujiangbanshengqihuishouliyong
，xuyaojiangyalibuzudebanshengqijinxingzengya，youtianbanshengqizengyahuishouxitongjiushizaicibeijingxiayingyunershengde。

 

近些年，隨著自動化控製技術

、網wang絡luo通tong訊xun技ji術shu的de快kuai速su提ti升sheng，油you田tian伴ban生sheng氣qi增zeng壓ya回hui收shou係xi統tong的de功gong能neng也ye越yue來lai越yue強qiang大da，由you最zui早zao是shi單dan機ji控kong製zhi係xi統tong，發fa展zhan到dao現xian在zai的de帶dai有you無wu線xian網wang絡luo的de集ji中zhong智zhi能neng控kong製zhi係xi統tong，這zhe就jiu需xu要yao控kong製zhi器qi具ju有you較jiao強qiang的de通tong訊xun擴kuo展zhan能neng力li。目mu前qian采cai用yong的de控kong製zhi器qi主zhu要yao有you兩liang大da類lei，一yi類lei是shi基ji於yu單dan板ban機ji的de專zhuan用yong控kong製zhi器qi，還hai有you一yi類lei是shi基ji於yuPLC的de控kong製zhi器qi。基ji於yu單dan板ban機ji的de專zhuan用yong控kong製zhi器qi可ke以yi較jiao好hao的de實shi現xian控kong製zhi功gong能neng，但dan在zai可ke靠kao性xing以yi及ji維wei護hu性xing方fang麵mian都dou存cun在zai較jiao大da的de問wen題ti，其qi中zhong一yi些xie控kong製zhi器qi的de網wang絡luo接jie口kou也ye沒mei有you統tong一yi的de標biao準zhun
，不bu易yi進jin行xing網wang絡luo擴kuo展zhan；另一類采用PLC作為係統的控製器，PLC的可靠性大大強於單板機控製器
，此外PLC的通訊擴展能力也比較強，可以比較方便的實現複雜的網絡。本文所述的油田伴生氣增壓回收係統就是采用PLC作為控製器的，本係統采用的是和利時公司LK係列PLC，這款PLC不僅具有很高的可靠性
，還有豐富的通訊接口，非常易於組網，利用CPU自帶的RS485接口以及宏電的GPRS DTU模塊，係統實現了基於GPRS的遠程監控功能。此外係統還支持SD卡程序下裝功能
，用戶隻需通過帶有程序的SD存儲卡就可完成程序的下裝，此功能特別適用於對此類所在地點偏僻、不便於使用電腦對控製係統進行升級與維護的應用場合。下麵就詳細介紹一下采用和利時公司的LK係列PLC搭建的油田伴生氣增壓回收係統。

 

2         油田伴生氣增壓回收係統工藝

 

該係統主要由以下三個子係統組成
，分別是增壓係統、噴液冷卻係統以及獨立潤滑油係統。下麵分別對這幾個子係統進行簡要說明。

ì        增壓係統

增zeng壓ya係xi統tong用yong於yu伴ban生sheng氣qi增zeng壓ya，可ke根gen據ju入ru口kou氣qi體ti壓ya力li情qing況kuang自zi動dong進jin行xing啟qi動dong停ting止zhi，其qi核he心xin裝zhuang置zhi為wei雙shuang螺luo杆gan壓ya縮suo機ji，壓ya縮suo機ji采cai用yong變bian頻pin工gong作zuo方fang式shi。控kong製zhi器qi根gen據ju設she定ding的de出chu口kou氣qi體ti壓ya力li與yu實shi際ji出chu口kou壓ya力li作zuo比bi較jiao
，采cai用yongPID算法計算出變頻器的運行頻率
，實現對雙螺杆壓縮機的動態能量調節。

ì        噴液冷卻係統

壓(ya)縮(suo)機(ji)汽(qi)缸(gang)采(cai)用(yong)噴(pen)淋(lin)冷(leng)卻(que)的(de)方(fang)式(shi)
，冷(leng)卻(que)液(ye)采(cai)用(yong)油(you)田(tian)中(zhong)的(de)原(yuan)油(you)，原(yuan)油(you)與(yu)套(tao)管(guan)氣(qi)混(hun)合(he)後(hou)進(jin)入(ru)冷(leng)卻(que)器(qi)，經(jing)冷(leng)卻(que)後(hou)的(de)油(you)氣(qi)作(zuo)為(wei)噴(pen)淋(lin)液(ye)進(jin)入(ru)壓(ya)縮(suo)機(ji)。

ì        獨立潤滑係統

獨立潤滑係統由油泵、油箱
、潤滑油過濾器、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。潤滑係統設置油壓連鎖控製等功能，保證主機得到良好潤滑和封閉。

油田伴生氣增壓回收係統工藝結構如圖2-1所示
，從圖中可以看到此係統主要包括壓縮機、變頻器、潤滑油分配器、冷卻器、原油加熱器、油you泵beng以yi及ji一yi些xie閥fa門men開kai關guan等deng。圖tu中zhong綠lv色se部bu分fen即ji為wei獨du立li潤run滑hua油you係xi統tong，潤run滑hua油you采cai用yong原yuan油you
，經jing加jia熱re後hou由you油you泵beng打da入ru冷leng卻que器qi中zhong，再zai進jin入ru潤run滑hua油you分fen配pei器qi，加jia熱re原yuan油you是shi避bi免mian油you溫wen過guo低di時shi阻zu塞sai油you泵beng。圖tu中zhong紅hong色se部bu分fen為wei噴pen液ye冷leng卻que係xi統tong，原yuan油you經jing冷leng卻que後hou作zuo為wei冷leng卻que劑ji進jin入ru壓ya縮suo機ji。圖tu中zhong藍lan色se部bu分fen為wei增zeng壓ya係xi統tong，伴ban生sheng氣qi在zai符fu合he一yi定ding壓ya力li條tiao件jian下xia進jin入ru壓ya縮suo機ji，壓ya縮suo機ji變bian頻pin工gong作zuo使shi壓ya縮suo後hou的de伴ban生sheng氣qi穩wen定ding在zai設she定ding壓ya力li上shang。

 

圖  2-1  油田伴生氣增壓回收係統工藝示意圖

 

3         油田伴生氣增壓回收控製係統設計

 

ì        係統結構

此係統采用和利時公司的LK係列PLC作為控製器。控製係統結構如圖3-1所示
，在控製層每個采油站配置一個現場控製站，現場控製站包括一套LK PLC、一個觸摸屏以及一塊GPRS遠程通訊模塊，PLC負責現場工況信號的采集、處理以及向現場設備發送控製信號，觸摸屏用於現場監控與調試，GPRS遠程通訊模塊將現場控製站以無線的方式接入公網，通過GPRS網wang絡luo即ji可ke將jiang現xian場chang控kong製zhi站zhan的de狀zhuang態tai與yu報bao警jing信xin息xi傳chuan輸shu到dao監jian控kong中zhong心xin的de操cao作zuo員yuan站zhan上shang。網wang絡luo層ceng采cai用yong星xing型xing網wang絡luo
，以yi公gong網wang為wei中zhong心xin，操cao作zuo員yuan站zhan通tong過guo網wang線xian連lian接jie到dao公gong網wang
，公gong網wang再zai通tong過guoGPRS網絡與現場各工作站交換數據。在操作層采用了2gecaozuoyuanzhan，qizhongyitaicaozuoyuanzhanjubeigongchengshizhandegongneng，yongyucaozuoyijijianshicikongzhixitong
，lianggecaozuoyuanzhancaiyongrebeidefangshi，dangqizhongyitaicaozuoyuanzhanchuxianguzhangshi
，keyishiyonglingyigecaozuoyuanzhanduixitongjinxingcaozuo
，congerbuhuiyingxiangxitongzhengchanggongzuo。lianggecaozuoyuanzhantongguogongyeyitaiwangjiaohuanjijinxingshujujiaohuan，dayinjifuzedayinrichangbaobiao。

 

圖  3-1  伴生氣增壓回收控製係統結構圖

 

ì        PLC硬件配置

本係統采用和利時公司的LK係列PLC
，LK係列PLC的CPU上集成了豐富的通訊接口，包括冗餘的Profibus-DP接口
、太網接口，一個RS232接口以及一個RS232\485接(jie)口(kou)，不(bu)用(yong)另(ling)外(wai)擴(kuo)展(zhan)通(tong)訊(xun)模(mo)塊(kuai)即(ji)可(ke)組(zu)成(cheng)複(fu)雜(za)的(de)通(tong)訊(xun)網(wang)絡(luo)


，既(ji)能(neng)滿(man)足(zu)客(ke)戶(hu)的(de)通(tong)訊(xun)需(xu)求(qiu)，又(you)為(wei)用(yong)戶(hu)節(jie)約(yue)了(le)投(tou)入(ru)成(cheng)本(ben)。單(dan)個(ge)子(zi)站(zhan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)硬(ying)件(jian)清(qing)單(dan)如(ru)下(xia)：

 

表      3-1單個子站控製係統硬件清單

 

硬件清單
型號	說明	總數量	單位	生產商
LK910	電源	2	個	和利時
LK202	CPU	1	個	和利時
LK101	主背板	1	個	和利時
LK231	通訊模塊	1	個	和利時
LK610	16通道數字量輸入模塊， 12/24V DC，漏型	1	個	和利時
LK710	16通道數字量輸出模塊 ， 晶體管輸出	1	個	和利時
LK411	8通道電流型模擬量輸入模塊	1	個	和利時
LK511	4通道電流型模擬量輸出模塊，通道間隔離	1	個	和利時
LKC131	占空模塊	4	個	和利時
HT6600C	5.6英寸，CSTN	1	個	和利時
H7710	GPRS DTU RS485	1	塊	宏電

 

ì        上位機操作係統

上位機操作係統采用和利時公司的HollyView進行開發，實現對各PLC控製站的監視與控製。為了通過GPRS與各子站進行通訊，操作員站申請了域名，通過HollyView虛擬串口功能與各DTU建立連接。數據庫采用SQL2000
，通過連接SQL2000數據庫進行運行狀態信息的保存、讀取以及報警數據的記錄等工作。為了保證係統的可靠性，本係統采用兩台PC機互為備份
，並實現數據庫同步
，確保監控係統的不間斷運行。

ì        觸摸屏操作係統

觸摸屏可以在現場對設備進行監視與控製，以及在設備調試時使用。觸摸屏係統中包括了參數設置
、係統控製、係統狀態監視、報警信息記錄等功能。係統運行畫麵如圖3-2所示：

圖 3-2  觸摸屏係統運行畫麵

 

4         應用特點

 

基於LK的伴生氣增壓回收係統具有如下特點：

ì        可靠性

本係統采用和利時公司的大型PLC產品LK係列PLC，LK係列PLC主要針對大型或對可靠性要求高的控製係統
，產品設計借鑒了和利時公司DCS產品的成功經驗，在惡劣的工作環境下仍然可以保證長時間可靠的工作
，LK係列PLC還通過了UL和CE兩大國際認證。上位機係統采用兩台PC互為熱備，當一台PC機出現問題的時候
，另一台PC機可以立即投入工作
，從而不會影響係統正常運行
，可以看出本係統在控製層與操作層都有相當高的可靠性。

ì        係統功能強

LK係列PLC可靠性高，運算速度快，邏輯控製容量大


，支持SD卡程序下裝
，支持LD
、ST等多種語言混合編程，特別適合伴生氣增壓回收係統這樣算法比較多的控製係統。LK編程軟件中帶有增量PID功能塊，通過配置參數就可以很方便的實現PID運算功能。此係統被控對象所處位置偏遠且分散，對此采用了基於GPRS網絡的遠程監控係統，不僅節省了布線成本

，新建的子站也可以很容易的加入現有係統中。

ì        數據庫記錄完善

上位機操作係統采用HollyView組態軟件連接SQL2000數據，可以實現係統監控以及係統狀態信息、報警信息的記錄功能，觸摸屏所做的操作界麵同樣具有報警信息記錄等功能
，用戶可以在現場隨時查詢報警信息。

 

5         結束語

 

油田伴生氣增壓回收係統在保護環境、節能減排上有著深遠的意義
，此類係統也將成為控製領域新的研究方向。LK係列PLC以其高可靠性
、易用性很好的完成了此係統的控製任務，這也預示著國產PLC的迎頭趕上。GPRS遠程監控係統的成功搭建也給係統監控提供了新的思路。

參考文獻

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[ 2 ]    蘇欣等，油田伴生氣利用對策及現狀[J]，中國石油工程設計有限公司.

[ 3 ]    周學軍，劉芳等
，隴東油田伴生氣利用現狀分析及下步[J]

，長慶油田公司采油二廠采油工藝研究所.

[ 4 ]    李強
，基於GPRS網絡的PLC分布式控製係統[J]，成都眾山科技有限公司.

[ 5 ]    和利時公司，LK大型可編程控製器硬件手冊，2008.