油田自動化儀表的應(yīng)用及維護(hù)

程秀玲 單水維 盛雁龍

1內(nèi)蒙古包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化學(xué)院 2內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)有限責(zé)任公司3鐵道部駐包頭車輛驗(yàn)收室

油田自動化儀表的應(yīng)用及維護(hù)

程秀玲1單水維2盛雁龍3

1內(nèi)蒙古包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動化學(xué)院 2內(nèi)蒙古第一機(jī)械制造集團(tuán)有限責(zé)任公司3鐵道部駐包頭車輛驗(yàn)收室

在石油開采過程中，自動化儀表主要用于生產(chǎn)過程中液壓、溫度、氣壓及流量等有關(guān)參數(shù)的測定，即為石油開采過程提供精確的相關(guān)參數(shù)。如果自動裝置因不明原因?qū)е孪到y(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，首先要采用手動控制裝置，根據(jù)操作工藝流程把相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整好，使其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)；然后查詢導(dǎo)致系統(tǒng)故障的原因，對每個細(xì)小的環(huán)節(jié)都要加以巡視，確保無誤后再進(jìn)行下一步的檢查。由于設(shè)備常年在地表下受到不同程度的腐蝕，對器件都有一定的損傷，所以要加強(qiáng)日常的保養(yǎng)。

油田生產(chǎn)；自動化儀表；應(yīng)用與維護(hù)；故障處理

1 自動化儀表系統(tǒng)組成

在當(dāng)前油田生產(chǎn)檢測過程中，儀表設(shè)計(jì)采用了時序控制原理和參數(shù)輸入控制理論。其中時序控制原理主要采用時分復(fù)用和頻分復(fù)用，通過設(shè)定不同程序進(jìn)行相關(guān)參數(shù)測定。設(shè)備中時分復(fù)用劃分的依據(jù)主要是時序芯片電路的測試，并且自動化儀表中采用集成時序芯片，每個芯片的引腳排布不同，使得后續(xù)設(shè)備檢測的程序流程也會有所差異。其中每個芯片中有6對引腳，并且每個引腳所控制的電路中的放大電路程序也不盡相同，最后形成環(huán)回電路[1-2]。在時分復(fù)用過程中，主要是按時間分配關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，每間隔3 s內(nèi)時序控制系統(tǒng)便會自動調(diào)整儀表內(nèi)的時序邏輯關(guān)系，讓設(shè)備實(shí)現(xiàn)元器件的自動檢測功能。

參數(shù)輸入控制系統(tǒng)主要是運(yùn)用儀表內(nèi)設(shè)定的運(yùn)行程序進(jìn)行相關(guān)功能的執(zhí)行。參數(shù)輸入控制系統(tǒng)包括儀表溫度參數(shù)、氣壓參數(shù)及周圍環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)。大慶油田對自動化儀表系統(tǒng)進(jìn)行溫度參數(shù)設(shè)定時，主要根據(jù)油田生產(chǎn)環(huán)境的運(yùn)行參數(shù)，使其符合生產(chǎn)實(shí)際的需要，一般油田內(nèi)部運(yùn)行的儀表環(huán)境溫度大約在400～500℃，這就要求儀表應(yīng)能自動調(diào)整到與之適應(yīng)的溫度，若不能進(jìn)行溫度參數(shù)調(diào)整，當(dāng)溫度超過儀表允許最大參數(shù)時會造成儀表的炸裂。

2 檢測過程與控制儀表

在油田開采設(shè)備上運(yùn)用了一些自動控制的儀器來代替原有人工控制的操作，減少生產(chǎn)過程中一些不必要的操作程序。自動化儀表主要用于生產(chǎn)過程中液壓、溫度、氣壓以及流量等有關(guān)參數(shù)的測定，即為石油開采過程提供精確的相關(guān)參數(shù)。自動檢測流程和普通檢測流程差別不大，只需把該裝置安裝在需要測量的位置，調(diào)整好相應(yīng)的設(shè)置參數(shù)。其中氣壓值設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，若在開采過程中氣壓值偏高或偏低，該自動裝置會做出相應(yīng)的調(diào)整，把氣壓調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下[3]。一般將水銀柱的高度調(diào)到13 mm的位置，此為正常開采液壓，普通的液壓檢測計(jì)只能檢測到20 mm汞柱的位置，但是該液壓檢測計(jì)能檢測到48 mm的位置，即使遇到再大的液體壓力，該儀器也不會被損壞。

該裝置主要負(fù)責(zé)溫度的控制，保持溫度在允許值±3℃范圍內(nèi)。最關(guān)鍵的是液流運(yùn)轉(zhuǎn)流速控制，如果原油在往上運(yùn)輸?shù)耐局校蝗涣魉儆?0 m/s變化到35 m/s，雖然在直線傳輸過程中沒有大礙，但是在拐彎節(jié)點(diǎn)處或者是接頭位置，都會導(dǎo)致油管的崩裂。因?yàn)橐后w流速的壓強(qiáng)和截面面積有關(guān)，由p=F/S可知，在壓強(qiáng)一定的情況下，減少受力面積，就會引起相應(yīng)壓力的增大。該自動裝置控制液壓流量時，只允許比平均值小。使用自動化儀表大大減少了油井管理員一些生產(chǎn)流程中的操作，提高了自動化生產(chǎn)工作的效率。

3 油田自動化儀表的維護(hù)

3.1 常見故障的處理

如果自動裝置因不明原因?qū)е孪到y(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，首先要采用手動控制裝置，根據(jù)操作工藝流程把相應(yīng)的參數(shù)調(diào)整好，使其能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。然后查詢導(dǎo)致系統(tǒng)故障的原因，對每個細(xì)小的環(huán)節(jié)都要加以巡視，確保無誤后再進(jìn)行下一步的檢查[4]。

3.2 儀表的日常維護(hù)

由于設(shè)備常年在地表下受到不同程度的腐蝕，對器件都有一定的損傷，所以要加強(qiáng)日常的保養(yǎng)。在日常維護(hù)過程中主要是觀察及更換測試信號燈,對老化的線路及受損的元件及時更換，以免影響正常工作。在更換測試信號燈時，要注意不是任何信號燈都可以安裝到此儀表設(shè)備上，因?yàn)樵诟邷馗邏旱沫h(huán)境下，一般的信號測試燈不易承受，即便安裝好以后，在自動化儀表正常工作過程中，甚至有時使用不到1 h就會炸裂。目前信號測試燈都是采用耐高溫、耐高壓的材料制作，并且在燈泡內(nèi)充入了惰性氣體——氖氣，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生爆炸等現(xiàn)象。

在對老化的線路更換時，也要注意以下幾點(diǎn)原則[5]：首先，設(shè)備本身的功率較大，對纜線的粗細(xì)程度有一定的要求，過細(xì)的線纜不僅會燒焦本身絕緣膠皮，而且引帶的電流較小，不能支撐設(shè)備的功率，使儀表發(fā)出“嗡嗡”的聲響，這對設(shè)備的損壞最大；其次，較粗的纜線提供的功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于儀表正常工作時的功率，所以纜線的功率務(wù)必要選擇好；最后，是對零部件的更換，對于一般的零部件而言，只要掌握好技術(shù)參數(shù)，在數(shù)控車床上進(jìn)行相

應(yīng)的加工便可得到。但是在這里面也包含了許多小細(xì)節(jié)，其中之一就是零部件的材質(zhì)。需要耐酸堿的材質(zhì)時，就不能用簡單的鐵、鋁等制做，需要用到合金。合金的最大優(yōu)點(diǎn)就是多種金屬混雜在一起，兼容了多方材質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。比如鋁合金在鋁單質(zhì)的基礎(chǔ)上摻雜了鋼、鎳，不但兼容了鋼硬度大的特點(diǎn)，而且還融合了鋁優(yōu)良的散熱性能及鎳熔沸點(diǎn)較高的優(yōu)點(diǎn)。與其自身單質(zhì)相比而言，在性質(zhì)方面就會相差很多。以上幾點(diǎn)都要牢牢把握好，任何一項(xiàng)出了差錯都會引起大的問題，所以要加強(qiáng)日常維護(hù)知識常規(guī)，減少設(shè)備的故障率。

[1]吳俊彥，劉彥波．石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程：儀表[M]．北京：中國石化出版社，1999.

[2]何榮群，蘇立偉．淺析自動化檢測儀表與執(zhí)行器[J]．經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息，2009（33）：123-126.

[3]溫剛，黃道平．自動化與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M]．廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001.

[4]蔣勤勤，肖軍．自動化儀表與裝置[M]．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[5]吳明，孫萬富．油氣儲運(yùn)自動化控制技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.2.040