光纤传感与控制技术在油田联合站的应用研究

　　[光纤传感与控制技术在油田联合站的应用研究]:1 引言 油田联合站是原油生产过程中重要的环节之一，是集原油脱水、原油稳定、污水处理、高压注水、油井掺水拌热、原油储运等工艺于一体综合生产厂点，是油田“一级防火，甲级防爆”连续生产的要害单位，其…
　　1 引言
　　油田联合站是原油生产过程中重要的环节之一，是集原油脱水、原油稳定、污水处理、高压注水、油井掺水拌热、原油储运等工艺于一体综合生产厂点，是油田“一级防火，甲级防爆”连续生产的要害单位，其生产过程的检测与不仅直接关系到成品原油的产品质量、关系到设备的能耗大小，更重要是决定着生产过程的安全平稳运行及原油生产的经济效益。
　　2 设计思与技术解决方案和途径
　　2.1 总体设计思
　　光纤传感与控制技术在油田联合站的应用研究项目，就是运用光纤传感技术具有:
　　(1) 实现非电检测，真正本质安全、防爆;
　　(2) 实现非接触式检测，无污染、高绝缘性;
　　(3) 抗电磁干扰能力强、检测精度高等特点。
　　武汉工大光纤传感科技股份有限公司成功应用于工业生产过程参数检测光纤系列产品、及与河南油田共同研制开发的三种新型光纤传感器作为现场检测用传感器的主导，配套先进的压力、温度传感器和当今国际流行的分布式计算机实时技术组成先进、完整的生产过程控制系统和安全系统，改善全站的生产和安全管理现状、提高生产管理水平、提高本质安全，减轻工人劳动强度;为油气集输生产现代化管理创出了一条新。
　　2.2 项目总目标
　　(1) 联合站油、水、气处理系统采用先进光纤传感技术实现生产过程多项参数自动检测、控制、显示、报警;
　　(2) 注水罐，原油储罐采用光纤液位计实现自动检测，高位报警;
　　(3) 原油外输自动检测、控制、报警;
　　(4) 站内实现管理、控制一体化、智能化;
　　(5) 建立生产控制系统和安全控制系统的快速实时通讯，利用动态数据交换技术，开发生产控制系统和安全控制系统的数据接口;
　　(6) 安全管理达到中石化股份公司安全管理规范要求;
　　(7) 实现站、厂、局计算机联网管理。
　　2.3 主要研究内容
　　(1) 原油三相分离器油、水液面自动检测、控制;
　　(2) 原油三相分离器天然气压力自动检测、控制;
　　(3) 原油稳定塔液面检测、控制、报警;
　　(4) 轻油罐液面自动检测;
　　(5) 注水罐、原油储罐液位自动检测;
　　(6) 原油储罐液位高位自动报警;
　　(7) 原油储罐温度自动检测;
　　(8) 油井掺水系统自动控制;
　　(9) 原油长输管线压力、温度自动检测报警;
　　(10) 原油外输平稳输油自动控制;
　　(11) 三相分离器温度自动检测;
　　(12) 井排来油温度检测;
　　(13) 消防系统水压检测;
　　(14) 联合站集中监测、显示系统:
　　2.4 技术方案与解决途径[2-4
　　(1) 将光纤传感技术引合站
　　将光纤传感技术引合站，就是运用光纤传感技术具有:实现非电检测，真正本质安全、防爆;实现非接触式检测，无污染、高绝缘性、抗电磁干扰能力强、检测精度高等特点，解决原油储罐液位检测和报警，解决储罐负压检测和报警，解决原油流量检测和信号远传，解决三相分离器油、水液位检测与信号远传。
　　(2) 研制和开发相应的光纤传感器
　　由于光纤传感产品进入油田联合站很晚，目前还谈不上规模化应用，因此现在成熟光纤传感器无法全面满足联合站检测的需要。要完成项目研究的技术内容，实现项目的总目标，就必须结合联合站工艺过程检测具体工况，研制和开发相应的光纤传感器。
　　(3) 开发光纤浮球液位变送器
　　开发用于油、气、水三相分离器油、水液位检测的光纤浮球液位变送器，用以替代现在用的气动仪表，解决传统气动信号在传输过程中堵、漏、冻现象，提高控制的快速性、检测和控制的可靠性。
　　(4) 开发光纤流量计量仪
　　应用容积式流量检测原理采用光纤转换和传送方式实现原油流量检测与远传，解决传统电动仪表因传送距离长抗干扰能力低的问题，避免强干扰下，检测系统的误操作。
　　(5) 开发储罐光纤负压报警器
　　解决原油储罐负压检测与报警问题，可有效预防因呼吸阀堵塞，造成负压瘪罐事故的发生。
　　(6) 油井掺水系统自动控制和原油外输平稳输油自动控制
　　运用变频器与压力检测构成闭环回，确保机泵在高效经济区运行，实现节能降耗，降低设备率，提高设备使用寿命。
　　(7) 生产过程控制系统和安全系统，实现联合站生产
　　采用目前国际上非常流行的分布式控制技术和现代网络技术组成先进的生产过程控制系统和安全系统，实现联合站生产、安全实时与管理，并将联合站实时的生产和安全信息联入油田开发网和安全信息网，为油田经营管理层的决策工作提供及时、全面、准确的信息资源。
　　3 光纤传感与控制技术在联合站的应用
　　3.1 系统组成及特点
　　在系统组成上，现场一次仪表采用光纤传感器、本安型压力变送器和温度传感器，控制系统运用当今较为先进的“整体解决方案”技术，为了进一步提高增加系统全面性、可靠性、稳定性和安全性，在软件设计上运用国际上流行的MVC技术，即将表示层、控制层、及数据层相分离，三层相辅相成，在使用上很直观地体现出了现场级、级、工程师及操作员级、企业管理级多级工作方式[工业电器网-cnelc]，实现真正的工厂综合自动化理想平台、真正的流程工业生产过程的先进控制，优化调度和管理模式。
　　(1) 系统的组成
　　系统由外输控制站、内输控制站(三相分离和稳定控制站)、总控站、原油罐区安全系统、事故预案管理等几部分组成，其中外输控制系统、内输控制系统与总控部分以及原油罐区安全系统具有相对的性，又有着密切的联系构成一个有机整体。系统构成见图1。
　　事故预案管理在结合全站安全管理和以往处理事故的一些经验做法的基础上，以文本文件形式将其安装在系统画面中，用来指导和帮助操作工人在紧急状态下快速准确操作处理[5。
　　(2) 系统特点
　　a) 高精度测量，本安防爆;
　　b) 的体系结构，可以提供多层的数据接口;
　　c) 有较高的可靠性、稳定性、安全性，维修方便、工艺先进;
　　d) 丰富的全汉字图形
　　丰富的全汉字图形,复杂漂亮的界面，运用了动画技术、图形缩放技术、多级窗术、各种数据、曲线、棒图等的实时显示;
　　e) 支持各种生产报表和图形打印功能;
　　f) 丰富的历史记录、报警记录和事故追忆分析功能;
　　g) 强大的系统逐级自诊断功能与故障报警功能;
　　h) 在管理层采用标准的100Mbps以太网(TCP/IP协议)，应用局域网将联合站与油田的开发网、安全信息网直接相连。
　　3.2 系统主要技术指标
　　(1) 液位控制精度 ±5 cm;
　　(2) 压力控制精度 ±2kPa;
　　(3) 大罐液位检测 ±2mm;
　　(4)