TS3000控制系統(tǒng)在油田產(chǎn)能裝置中的使用研究

【摘 要】對于天然氣處理廠深冷裝置來說，壓縮機組為裝置的核心設(shè)備，因此壓縮機組的安全平穩(wěn)運行是裝置產(chǎn)能穩(wěn)定并提高的重要保證。裝置至投產(chǎn)以來已運行一年，TS3000系統(tǒng)在控制壓縮機組的安全平穩(wěn)運行過程中起到了至關(guān)重要的作用。通過實際應(yīng)用表明：1）TS3000控制系統(tǒng)可對壓縮機組運行參數(shù)進行實時監(jiān)測；2）采集實際數(shù)據(jù)通過計算自動控制壓縮機組的各項指標，使機組在最佳狀態(tài)運行，延長機組使用壽命；3）智能分析采集數(shù)據(jù)的真假，避免對假信號的誤判斷造成停車；4）保留歷史趨勢數(shù)據(jù)，根據(jù)參數(shù)點的圖形對比分析機組運行變化的原因；5）三重冗余，處理器自動切換，可實時在線進行系統(tǒng)更新，避免因此而帶來不必要的停車。

【關(guān)鍵詞】TS3000；自動控制；智能分析；三重冗余；歷史趨勢對比；實時在線更新

引言

為了解決由于大慶油田北部地區(qū)（一、三、六廠）伴生氣產(chǎn)量的提高導(dǎo)致的天然氣處理裝置的能力不足，以及油田北部地區(qū)天然氣處理裝置檢修期間造成的天然氣濕氣放空現(xiàn)象。確保大慶油田北部地區(qū)天然氣濕氣處理率，提高天然氣加工深度，增加輕烴產(chǎn)量，提高大慶油田的整體經(jīng)濟效益。在北區(qū)地帶建設(shè)北I-2天然氣處理廠（簡稱北I-2工程）。工程建成投產(chǎn)后，將減少油田北區(qū)濕氣放空，提高濕氣處理率和天然氣加工深度，增加輕烴產(chǎn)量，提升油田整體經(jīng)濟效益，對大慶油田原油穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義。

對于天然氣處理廠深冷裝置來說，壓縮機組為裝置的核心設(shè)備，如果壓縮機停車，整個裝置將全部停止生產(chǎn)，帶來的損失巨大。因此壓縮機組的安全平穩(wěn)運行是裝置產(chǎn)能穩(wěn)定并提高的重要保證。

1、TS3000控制系統(tǒng)簡介

TS3000控制系統(tǒng)是TRICONEX公司旗下的產(chǎn)品。公司成立于1983年，總部設(shè)在美國的加利福尼亞州。目前是世界最負盛名的一家透平控制系統(tǒng)、安全及關(guān)鍵領(lǐng)域控制系統(tǒng)的專業(yè)制造廠商。公司屬于國際著名的INVENSYS集團。

1.1TS3000控制系統(tǒng)的特點

通過TUV標準認證的TMR系統(tǒng)體系。輸入表決錯誤的“自治愈功能”確保主處理器使用正確的輸入表決值。從輸入端子到輸出端子（其中包括掃描輸入、執(zhí)行程序和驅(qū)動輸出）所有的控制功能都是在獨立的三冗余硬件體系中完成的。無易出故障的硬件繼電器順控邏輯。3、2、1的工作方式：只有一個主處理器時，系統(tǒng)也能工作。保證單點甚至多點故障時的功能完整性?！盁醾浞荨笨щ姴r刻診斷，保證在需要的時候是可以運行。“無沖突”切換是自動地有保證的。在故障的情況下，主處理器和I/O模塊可以在線更換而不影響運行。在線修改軟件并下裝到控制器中，不中斷設(shè)備的正常運行。全面的硬件診斷和系統(tǒng)診斷，診斷覆蓋率達到90%以上。診斷對用戶是透明的，診斷結(jié)果可以在工程師站（PC）上得到。開放的系統(tǒng)，應(yīng)用程序由使用者掌握。

2、TS3000系統(tǒng)壓縮機組控制中的實際應(yīng)用

2.1自動控制

北I-2天然氣處理廠所使用的壓縮機為3級壓縮，壓縮機各級間壓力和流量是機組平穩(wěn)運行的重要指標。壓縮機各進出口壓力波動，級間氣體流量變化大容易造成壓縮機喘振，導(dǎo)致壓縮機軸震動過大而導(dǎo)致停車。因此為了保證級間氣體流量穩(wěn)定，使壓縮機在正常工作區(qū)內(nèi)工作，在兩個級間分別設(shè)置了防喘閥。防喘閥會根據(jù)級間進出口壓比和流量大小通過計算自動進行調(diào)節(jié)，使壓縮機在防喘工作區(qū)內(nèi)運行。

2.2智能分析信號真假

壓縮機組在線監(jiān)測的各參數(shù)全部由現(xiàn)場測量儀表傳送到控制系統(tǒng)，由于現(xiàn)場到中心控制室距離遠，中間會經(jīng)過多個接線箱最后接入系統(tǒng)，這樣就有可能造成現(xiàn)場表不準確或者中間接線虛接而傳送假信號甚至造成聯(lián)鎖停車。TS3000控制系統(tǒng)會根據(jù)信號傳輸情況進行智能判斷信號的真假性，如屬于現(xiàn)場儀表接線虛接，或者斷線而造成的測量值超出測量范圍，系統(tǒng)會提示離線狀態(tài)，而不會聯(lián)鎖停車。這樣我們可以到現(xiàn)場檢查實際情況，將聯(lián)鎖切除進行故障處理后再恢復(fù)聯(lián)鎖，避免不必要的停車。

2.3歷史趨勢對比分析

TS3000控制系統(tǒng)可記錄歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)機組連鎖停車時可以監(jiān)測到是哪個點造成的聯(lián)鎖停機。停車后我們可以調(diào)出歷史數(shù)據(jù)，根據(jù)機組數(shù)據(jù)運行趨勢，分析是什么原因造成的聯(lián)鎖停機，也可以分析其它造成機組故障的原因。經(jīng)技術(shù)員和班組人員到現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)壓縮機停機后產(chǎn)生轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而根據(jù)TS3000控制系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)，對機組停車過程中壓力變化趨勢進行分析，發(fā)現(xiàn)由于停機后壓縮機組內(nèi)氣體放空需要一定時間，這樣出口氣體返回到入口，級間出口壓力比入口壓力大于0.5MPa，巨大的級間差壓而造成氣體倒流轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。根據(jù)此現(xiàn)象我們在級間加裝止流閥解決此問題。

3、結(jié)論

通過一年的分析研究，TS3000控制系統(tǒng)在壓縮機控制使用中具有一定優(yōu)越性：

（1）系統(tǒng)具有統(tǒng)一完整性，實現(xiàn)一體化控制；

（2）智能分析，減少設(shè)備生產(chǎn)過程中的意外和停工時間，增加產(chǎn)能；

（3）系統(tǒng)維護與操作簡單方便、安全可靠、三重冗余、可實時在線更新系統(tǒng)。

參考文獻

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