自动化技术在油气储运工作上的应用

摘 要： 自动化技术具有对油田油气生产过程的实时监控、集中管理和智能控制的特点。在工业生产的各个领域得到了较为广泛的应用。油田油气生产中的油品储运过程主要包括油品处理净化，加热、储存和输送等几个输送环节，通过介绍总结自动化技术在油田的应用实例，提出了自动化技术可以提高油品储运过程中的设备的运行效率、操作精度，并能取得可观的经济效益，同时不仅可提高生产的安全系数，而且大大降低劳动强度等社会效益。

关键词： 自动化；油气储运；经济效益；安全生产

大庆油田各原油库主要担负采油厂的原油集输和部分油区的原油处理工作，主要生产工艺包括原油脱水、集输、稳定和污水处理。几年前开始进行了自动化改造，以focs控制系统为框架，经过建设逐步建成了首站自动化控制系统。主要包括原油分水器的自动化控制，污水处理的自动化控制，加热系统的自动化控制等几个部分，并且利用网络的优势，通过数据的自动采集建成了首站信息综合系统实现了报表的自动生成、生产成本和办公系统的网络化管理。通过自动化技术的改造使首站的生产、管理和经营水平都有了大幅度的提高，各项经济技术指标均达到五星级站库的标准。

自动智能化生产管理系统主要分为决策层、数据层、监控层、现场层四个层次，而首站的自动化系统属于监控层和现场层，通过信息网络把四个层次有机连接起来。四个层次功能描述：

1）决策层系统可以对数据层上传的主要生产数据进行统计、分析，管理者可以通过这些数据分析结果及时了解生产情况，做出正确的决策，指挥生产。

2）数据层该系统主要是对所有集输站库的现场实时数据和参数进行收集、存储及分类，并自动提取数据生成生产所需要的各类报表，并能够进行实时显示和查询，自动对数据按月、季度、年度进行汇总分析，为上级领导的分析和决策提供最直接真实的依据。

3）监控层该系统主要是对各集输站库内的现场数据进行实时采集、调控以及向上级系统进行数据发送，同时对生产数据进行显示、存储以及对故障点进行报警处理。

4）现场层它是直接对生产流程进行数据采集和调控，可以保证生产可靠安全高效地运行，大幅度地降低工人的劳动强度，有效地消除安全隐患。

首站的控制系统建设FOCS2.0系统具有在操作员站死机的情况下，主控站仍然能够保障生产正常运行，同时一台操作员站死机后，别的岗位，如主控室的操作员站可以临时对其岗位的生产进行操作。

自动化技术在首站生产经营管理中的应用：

首站原油脱水生产主要工艺环节是高效分水器，分水器的运行的质量直接影响到整个脱水系统脱水的效果。首站的高效分水器是集输大队自行研制开发的高效的脱水设备，在没有进行自动化改造前由于受到来液不稳、控制装置是传统的浮球连杆机构等原因的影响，造成分水器的出油含水的波动，并频繁的出现超压、油水带气和气里带油的问题。

自动化改造主要是对高效分水器内的油水界面、油气界面和操作压力等参数进行检测然后传输到中央处理器，然后根据给定值反馈给调节机构进行自动化调节，具体控制原理。

自动化改造以后，分水器的各项参数控制由原来的人工控制变为实时自动控制，只要将PID控制参数设定准确，便可以将各项参数稳定在给定值上。这样分水器的各项指标便有了大大的提高，改造前后指标对比见表，其增加了脱水效率，减少了加热负荷，稳定了脱水系统的运行。

目前原油的输送多采用管线输送，原油在输送过程中存在着两方面的能量损失，即摩擦阻力损失和散热损失。因此，必须从这两个方面给流体提供能量加热站提供热能和泵站提供压力能。在管输管理中，要正确处理这两种能量的供求平衡关系，因为这两种能量损失的多少是互相影响的。一般来说，散热损失是起决定作用的因素。摩阻损失的大小取决于油品的粘度，粘度的大小取决于输送温度。提高加热站的出站温度，使油品在较高的温度下输送，原油的粘度降低，摩阻损失减小，但散热损失增大。所以在原油管输过程中存在着能耗最小的优化输送选择。

有资料表明：控制管输流量可以达到节约燃料油，提高管输效率的目的。其基本原理是用流量控制系统控制输油泵站出站原油的流量稳定为定值。原油粘度增大时，管输量减小，通过流量控制系统提高加热炉的加热温度，原油的粘度降低，输量增加；当原油粘度粘小时，管输量增大，降低加热炉的加热温度，原油的粘度增大，管输量减小。

基于以上管输控制原理，可以采用计算机网络和自动化技术，优化输油参数，提高管输效率。应用网络技术实施管线实时监控，采集首端、末端压力、温度、流量和粘度等参数，通过双向微波传送到首末站控制室；编写优化输油参数程序，在实际应用中修正常数；计算机根据采集到的参数提供优化的输油参数，应用流量控制原理，调节加热炉加热温度，控制流量。

管线均采用计算机网络技术实现了管输工艺参数的实时监测。管输监控系统主要由无线传输网络、高速采集模块、高精度变送模块、数据分析处理模块控制系统组成，实现了管输原油的温度、压力、流量的实时检测，及时掌握了管输运行参数并通过控制系统人工调节，同时还实现了管线泄漏判断和精确定位。现在，正着手编制优化管输工艺参数程序，已经实施了加热炉的自动控制，然后根据实时采集到的管输运行参数，利用优化程序提供优化的管输流量参数控制管输量，实现最佳的管输效率。

过去对输油干线的管理，依靠人工巡线、电话汇报等方式，既费时又费力，现在运用计算机网络技术，实现了输油管线实时监控和防盗报警。利用现场仪表将压力、流量、温度等信号远传到信号处理器，由信号处理器完成高速采集、滤波和降噪等预处理并进行一定时间的存储；通过计算机和信号处理器之间的通讯，将预处理后的数据输入计算机系统进行实时分析等数据运算；采用高速无线网络完成各站之间的数据传输，传输速率快，可靠性高；利用GPS系统精确同步各站时钟，确保分析处理结果的准确性；通过输差检漏法和负压波法的耦合，克服了两种方法单独使用时的弊端，从而形成一种新的管线检测、定位系统；采用先进的智能辨识算法来进行泄漏定位报警，精度高，误报警少，误报率在，定位误差+。

通过自动管线实时监测，多次及时发现管线泄漏现象，避免了由于偷油、停产、管线补漏等带来的巨大经济损失；同时有效避免了环境污染，具有良好的社会和经济效益。

泵类设备的运行效率的高低直接决定了生产单位的电耗指标。首站对大型外输泵的运行效率实施了自动化监控，它的主要监控原理是通过能耗计量仪表计量电机的实耗电量，再通过泵的进出口压力和流量确定泵的输出有用功，现场的一次仪表将参数采集到中央处理机，再经过运算程序计算出泵的实时泵效。技术人员通过对实时泵效变化情况进行分析，找出泵的效率变化原因，在实际应用的过程中，先后发现了：进口过虑器摩阻损失、出口阀组的节流、原油的温度（粘度），以及电机运行效率对泵的影响，值班人员通过现场操作，使首站的泵的运行效率始终保持在70%以上，相对没有实施监控系统以前提高了5个百分点，单台220kw的外输泵一年可节约近两万kw.h。

首站目前使用的是采油厂自行研制的高效三回程水套炉，配用意大利百德燃烧器，对此进行了以下自动化改造。

改变原有加热炉人工控制大小火的运行方式，增加安全检测联锁保护系统及相关能耗参数计量。并通过系统将采集到的数据进行累积计算，分析出系统实时能耗利用率。

以下是对一台水套炉的运行参数的检测报告和数据分析。通过自动化系统可以检测的数据是烟气温度、烟气中氧含量，然后通过反平衡法计算出炉效。

完善加热炉自动监测，增加原油进、出口压力、温度，水套压力、温度，排烟温度、燃油流量、压力，炉膛压力、烟气含氧量分析等监测点。

在控制系统中，设定出口介质加热温度，根据油温的变化来改变燃烧器的大小火切换，同时通过相应调整供风系统，提高燃烧器的燃烧效率，从而达到提高水套炉效率的目的。

安全检测联锁保护系统的加强，增加水套炉压力保护、原油进出口压差（防止滞留）检测、水套炉水位低限报警、利用光电管监视燃烧情况，原油出口温度超高监测，并建立联锁保护。

生产报表自动化生成，主要是依据目前的focs系统对现场生产参数的自动采集生成数据库，对数据库的有关数据进行筛选，并进行自动累计和计算，生成当日生产报表。自动报表可以有效的避免手工填写报表因人的责任心的问题填写的错误。并可以作为工人当日生产业绩的考核依据。大大提高管理的量化考核力度。以下是首站自动报表生成界面。

在首站内部建立局域网络，将站内的生产数据，技术资料和其他管理资料实现共享，并且通过服务器与上级部门的网络联网将本站的生产数据上传到上一级管理部门。同时可以对生产进行指挥与分析，通过采集真实准确的生产信息，进行科学的分类整理，采用有效的分析方法，使管理者对现场的生产做出正确的指挥，对暴露出的问题进行分析和决策。使用一些先进的经济分析方法（如投入产出分析）可以充分全面地考虑问题，并做出科学的分析和判断。把管理人员从繁重的信息收集整理和统计中解放出来，使厂各级领导能利用计算机网络准确、及时、全面地掌握信息，统筹安排生产和经营工作，提高工作效率和经济效益。