（遼河油田公司金馬油田開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010）

油田熱注鍋爐新式自動化控制問題研究

黃盛華

（遼河油田公司金馬油田開發(fā)公司，遼寧 盤錦 124010）

熱注鍋爐是我國稠油生產(chǎn)過程中不可或缺的重要設(shè)備之一。本文對設(shè)計新式自動化控制的熱注鍋爐及其設(shè)計中存在的問題進行了相應(yīng)的論述。

油田開采；熱注鍋爐；熱力采油工藝；自動化控制系統(tǒng)

近年來，隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的老式熱注鍋爐因為人力投入過多，后期也不便于升級，所以新式的以計算機控制為核心的新型熱注鍋爐在石油工業(yè)中的應(yīng)用也顯得更加的迫切和重要。

原油主要是借助于蒸汽的作業(yè)來實現(xiàn)稠油的開采和生產(chǎn)，其實現(xiàn)的主要設(shè)備也就是熱注鍋爐，其通過熱注鍋爐產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，將高壓蒸汽注入原油池中后，蒸汽和產(chǎn)生的熱水可降低原油的粘度并使其流入原油池中，隨后被泵抽到地面。在傳統(tǒng)的控制方法中，因為開啟設(shè)備都是靠人為的操作來完成，所以人為的因素非常大，造成系統(tǒng)的輸出不穩(wěn)定，蒸汽的壓力和溫度不能很好的穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，從而造成不能很好地完成生產(chǎn)。而通過依靠強大計算機和一系列的傳感器組成的新式熱注鍋爐，僅僅依靠電力就能很好的完成整個工作，系統(tǒng)的壓力和溫度傳感器的高精度和計算機控制系統(tǒng)的快速性，能更加敏捷，可靠，高效的完成傳統(tǒng)作業(yè)熱注鍋爐設(shè)備依靠高級技術(shù)工人才能完成。

1 油田熱注鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計要求

在實際的熱注鍋爐系統(tǒng)控制過程中，為保證油田熱注鍋爐系統(tǒng)的安全和可靠性運作，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性，作為設(shè)計部門，首先要根據(jù)當?shù)赜吞锏墓に?，結(jié)合當?shù)匦枨螅槍π缘倪M行系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計，通過對熱注鍋爐運行過程中出現(xiàn)的各種需要進行檢測的參數(shù)配置相應(yīng)的傳感器，一般有壓力、流量、溫度傳感器，把現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)傳遞到控制機構(gòu)，再對采集到的數(shù)據(jù)進行分析處理以后，就可以控制相應(yīng)的閥門動作，從而控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在實際的控制系統(tǒng)的設(shè)計中，尤其要考慮系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，及其相應(yīng)的報警、自診斷、聯(lián)動系統(tǒng)。另外，還要充分考慮系統(tǒng)的可維護性、可靠性、可操控性、簡易性以及系統(tǒng)信息的備份和恢復，為后期的系統(tǒng)穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)，為后期的方便維護和保養(yǎng)打好基礎(chǔ)，從而最大程度的保證熱注鍋爐的穩(wěn)定可靠運行，節(jié)約人力，財力，為石油企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

2 熱注鍋爐的控制難點

高壓蒸汽是由特制的蒸汽鍋爐產(chǎn)生的，然而監(jiān)測和控制蒸汽的質(zhì)量指標—蒸汽干度顯得非常有難度，因為適合提取原油的最佳蒸汽干度是72%，如果高于72%則會造成能源的浪費；如果低于72%則蒸汽的溫度不夠，不足以化解原油。在以往蒸汽干度的測量是通過人工化驗鍋爐進水和冷凝水的耗酸值然后查表得到，但是由于人為的因素過大，管理的不到位，往往造成測量的數(shù)據(jù)隨機性很大，系統(tǒng)的輸出指標有較大的波動，造成燃料的浪費，蒸汽輸出質(zhì)量也不能很好的保證。一般在自動控制的熱注鍋爐中，可以采用相應(yīng)的算法，通過自動控制系統(tǒng)的蒸汽壓力、溫度、干度和給水流量等參數(shù)，采用現(xiàn)代的多變量控制系統(tǒng)，自動調(diào)整空氣和燃料的比例，提高燃料的燃燒效率，從而節(jié)能，節(jié)約人力、資源和資金。

3 典型熱注鍋爐自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成

一般的熱注鍋爐自動控制系統(tǒng)如圖1所示，控制方式一般都是計算機監(jiān)控系統(tǒng)完成整個系統(tǒng)的自動化操作，PLC+可編程終端-觸摸屏+工控機系統(tǒng)構(gòu)成整個自動控制系統(tǒng)。其中，溫度傳感器負責采集蒸汽的溫度，壓力傳感器能及時的監(jiān)測系統(tǒng)的壓力狀態(tài)，PLC通過對采集進來的信號進行處理，根據(jù)蒸汽壓力、溫度等參數(shù)的匹配，就能自動的控制流量調(diào)節(jié)閥等部件的動作，從而閉環(huán)的調(diào)節(jié)蒸汽的溫度、壓力等參數(shù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制，在可編程終端上，能顯示系統(tǒng)的當前狀態(tài)，電子化儀表，在現(xiàn)場也可以布局現(xiàn)場的壓力溫度計，方便對現(xiàn)場的了解，其中通過PLC和工業(yè)控制計算機和PLC的實時通信，操作人員就可以對熱注鍋爐進行遠程操作，實時的對需要采集的信號進行記錄，憑借強大的計算機軟件的支持，系統(tǒng)的自動化運行，系統(tǒng)可以進行遠程操作，對需要的數(shù)據(jù)也可以通過打印機打印出來，以備后查。

圖1 典型熱注鍋爐自動控制系統(tǒng)構(gòu)成

通過對自動控制的油田熱注鍋爐控制系統(tǒng)的典型剖析，可以看出，自動控制系統(tǒng)技術(shù)含量高，操作簡單。能實現(xiàn)蒸汽干度的測量與顯示，能動態(tài)的自動的進行火量調(diào)節(jié)、水量調(diào)節(jié)、送風量調(diào)節(jié)等參數(shù)。通過對各個變量的優(yōu)化和合理調(diào)整，即方便了操作，又最大程度的利用了電能，使得油田熱注鍋爐能平穩(wěn)、安全的運行。

結(jié)語

熱注鍋爐是油田開采生產(chǎn)中熱力采油工藝中的一個重要設(shè)備，對于油田開采生產(chǎn)發(fā)展有著較為突出的作用和影響。自動控制的熱注鍋爐的投入使用，可以有效的保證油田的有效開采。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，其帶來的智能化，自動化，更加可靠的操作，更加便捷的控制，更加少的人力和資源的有效利用，正在逐漸改變著傳統(tǒng)的原油開采設(shè)備體系，隨著自動控制系統(tǒng)在油田熱注鍋爐開采生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越普遍，今后的原油開采將變得更加有效和迅速。

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