油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)智能控制關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用

張華(山東萊克工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 東營 257067)

0 引言

現(xiàn)階段，智能技術(shù)歷經(jīng)多年優(yōu)化與創(chuàng)新，技術(shù)得到升華，在油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制中的實(shí)用意義得以充分展現(xiàn)，受到了社會(huì)廣泛關(guān)注。智能技術(shù)不但促進(jìn)了不同領(lǐng)域工業(yè)實(shí)際生產(chǎn)量，而且對于其生產(chǎn)效率也起到了良好的促進(jìn)作用。與此同時(shí)，在油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制中融入智能技術(shù)，有助于企業(yè)實(shí)行成本控制，對企業(yè)良性發(fā)展具有積極作用。因此，將智能技術(shù)應(yīng)用于油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)中，具有十分重要的意義。

1 總體設(shè)計(jì)思路

在石油化工中的循環(huán)水場有循環(huán)水系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，冷卻回水經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行工作。油氣生產(chǎn)過程包括注水、采油、處理、集輸，涵蓋油藏工程、采油工程、地面工程，其生產(chǎn)過程也是耗能和排放的過程，在以往油氣田開發(fā)生產(chǎn)中，油藏工程、采油工程、地面工程自成體系，各自優(yōu)化，難免出現(xiàn)系統(tǒng)能力不夠均衡、地上地下不夠匹配、技術(shù)兼容性不佳等現(xiàn)象，增加了改造、升級、調(diào)整的工作量和難度。為此，需加強(qiáng)地上與地下過程的結(jié)合。

水泵是循環(huán)水系統(tǒng)中比較重要的裝置之一，在整個(gè)熱力系統(tǒng)中具有非常重要的意義。在循環(huán)水系統(tǒng)的機(jī)組運(yùn)行過程中，水系統(tǒng)中的凝汽器依靠水泵創(chuàng)建出真空區(qū)域，在循環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)停運(yùn)的初期階段，低壓缸區(qū)域的冷卻處理實(shí)質(zhì)上也是依賴于循環(huán)水泵進(jìn)行的。

循環(huán)水的冷卻處理基本上可以劃分為密閉形式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)和敞開形式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)。在密閉形式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)之中，水基本上呈現(xiàn)密閉狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)的，水在整個(gè)冷卻的過程中并未與空氣進(jìn)行直接形式的接觸；敞開形式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，水在進(jìn)行冷卻時(shí)會(huì)與空氣發(fā)生直接接觸。研究人員結(jié)合水與空氣進(jìn)行直接接觸方式的差異性，將敞開形式的循環(huán)水冷卻系統(tǒng)劃分為水面式冷卻、噴水池式冷卻和冷卻塔式冷卻。

智能技術(shù)廣泛運(yùn)用在工業(yè)環(huán)境當(dāng)中，是應(yīng)用于數(shù)字運(yùn)算操作的現(xiàn)代化裝置，其不但能夠作為存儲(chǔ)器用于程序編制，而且還能夠在其內(nèi)部進(jìn)行邏輯、順序運(yùn)算等不同的操作指令，同時(shí)其也能夠運(yùn)用數(shù)字式等諸多不同的輸入與輸出方式，對不同工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的工業(yè)機(jī)械的生產(chǎn)過程控制與操作[1]。智能技術(shù)在早期階段，常用于替代繼電器來進(jìn)行邏輯的控制。伴隨科學(xué)技術(shù)不斷革新，微型計(jì)算機(jī)技術(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)的功能性得到大幅提升，超過了邏輯控制范圍。

循環(huán)水冷卻形式制冷機(jī)組的工作原理是：先向機(jī)內(nèi)水箱注入一定量的水，通過制冷系統(tǒng)將水冷卻，再由水泵將低溫冷卻水送入需要冷卻的設(shè)備，冷卻水將熱量帶走后溫度升高再回流到水箱，達(dá)到冷卻的作用。冷卻水溫可根據(jù)要求自動(dòng)調(diào)節(jié)，長期使用可節(jié)約用水，是保證用戶儀器設(shè)備正常工作的必備設(shè)備。智能技術(shù)在當(dāng)下階段，作為編程邏輯控制器，其內(nèi)部儲(chǔ)存了諸多執(zhí)行順序與邏輯運(yùn)算等不同控制程序，通過模擬量、數(shù)字量的輸出及輸入實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化與分析[2]。此外，智能程序在編寫與操作方面的難度較低，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的有效連接，而且還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，如此便能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)管理與技術(shù)人員的操作水平。

1.1 應(yīng)用范疇相對較廣

通過翻譯智能語言便能夠達(dá)成計(jì)算機(jī)編程語言自動(dòng)轉(zhuǎn)化的目標(biāo)，更加便于客戶通過智能語言進(jìn)行編程，不需要專門學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)語言，也能夠直接操作，智能編程語入門的難度得到明顯降低?；谄漭^高的開放性，不但能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)也能夠在操作、連接層面實(shí)現(xiàn)多元化，與此同時(shí)，在此過程中，系統(tǒng)運(yùn)行周期予以大幅降低，不但能夠減少程序不兼容情況，而且還能夠顯著提升工作效率[3]。

1.2 可靠性較高

實(shí)際運(yùn)用智能技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多端口的有效連接，還可以與國外多端口實(shí)現(xiàn)連接，因此智能端口具有極強(qiáng)的實(shí)用性。另外，其保密性也相對較高，信號傳遞過程中，可以通過外界隔離的方式實(shí)現(xiàn)信號傳遞，保障信息傳遞的安全性及準(zhǔn)確性[4]。

2 水質(zhì)穩(wěn)定指數(shù)模型構(gòu)建

循環(huán)水系統(tǒng)在正常運(yùn)行的過程中，既可以有效節(jié)約各廠房的實(shí)際用電情況，還可以完成水資源的節(jié)約目標(biāo)。循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化一直是行業(yè)內(nèi)廣泛研究與分析的關(guān)鍵話題。但是因?yàn)槭艿竭\(yùn)行技術(shù)和運(yùn)營資金等影響因素的制約，許多電廠在開展循環(huán)水系統(tǒng)水量的變化監(jiān)測以及保持凝汽器真空空間等環(huán)節(jié)上仍然具有一定的不確定性。為了進(jìn)一步確保循環(huán)冷卻水系統(tǒng)可以進(jìn)行正常運(yùn)行，運(yùn)行人員應(yīng)該完善好冷卻水的防腐降氯操作。

程序運(yùn)行的過程中，保持自上而下的執(zhí)行順序，執(zhí)行完畢最終結(jié)果也隨之輸出，此時(shí)計(jì)算機(jī)處理器會(huì)與前期收集數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，分析比對完畢后執(zhí)行電路隨之關(guān)閉，并對分析結(jié)果進(jìn)行儲(chǔ)存，再由不同驅(qū)動(dòng)設(shè)備對具體指令予以執(zhí)行。通過實(shí)踐研究可知，當(dāng)下智能技術(shù)已經(jīng)完成了油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制過程的開關(guān)操作等諸多程序功能，相較于傳統(tǒng)的油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制來說，智能技術(shù)的優(yōu)勢十分顯著，不但在靈活性方面表現(xiàn)良好，而且操作便捷[5]。

3 水質(zhì)控制模型構(gòu)建

冷水機(jī)是一種標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能設(shè)備。 循環(huán)水冷卻形式制冷機(jī)組是一種工業(yè)用來循環(huán)液體迅速降溫從而提高生產(chǎn)效益的冷水設(shè)備。液體流過工業(yè)制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器使之液體到達(dá)所需要降溫的目的。壓縮式工業(yè)冷機(jī)是由壓縮機(jī)，蒸發(fā)器，冷凝器，干燥過濾器、熱力膨脹閥主要組成的，這些部件在冷水過程中起到了最重要的冷卻作用。經(jīng)過循環(huán)水系統(tǒng)的技術(shù)人員進(jìn)行分析研究可知，可以對循環(huán)水系統(tǒng)中的水泵開展高壓變頻器的改造工作，即將水循環(huán)系統(tǒng)中的電機(jī)以及水泵構(gòu)成一個(gè)整體，運(yùn)行人員可以結(jié)合生產(chǎn)工藝的具體狀況設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)的壓力期望值，同時(shí)也可以借助變頻器的閉環(huán)管控程序根據(jù)DCS模擬采樣、管控的方法進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)的跟蹤研究和及時(shí)調(diào)整。對于自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)轉(zhuǎn)速管控，技術(shù)人員可以適當(dāng)調(diào)節(jié)循環(huán)水系統(tǒng)的壓力以及流量情況，技術(shù)人員還可以選擇手動(dòng)的方式進(jìn)行頻率設(shè)置，在循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員可以結(jié)合具體的技術(shù)要求運(yùn)轉(zhuǎn)水泵，可以有效的提升電能的節(jié)約率。

智能技術(shù)從大方向來看，其能夠在油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制中得以大量運(yùn)用，其優(yōu)勢較為顯著。其一，智能技術(shù)操作性極為便捷。該技術(shù)不但能夠與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對接，在編程方面也具有較強(qiáng)的邏輯性，有助于在實(shí)際操作中實(shí)時(shí)對不標(biāo)準(zhǔn)的指令予以修正，減少計(jì)算機(jī)控制的固態(tài)性，結(jié)合人工修正，提高指令的標(biāo)準(zhǔn)性。其二，智能技術(shù)能耗相對較低，易操作。由于智能技術(shù)是新型先進(jìn)設(shè)備的一種，并且其是集成性設(shè)備，體積相對較小，其在運(yùn)行過程中，對電量的需求量不大，能耗相對較低，不但能夠有效節(jié)約空間，而且節(jié)能效果也較為理想。與此同時(shí)，集成化設(shè)備是將傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化與改造，不但操作性較低，其便捷性隨之提升。其三，適應(yīng)能力極強(qiáng)。智能技術(shù)設(shè)備采用的是系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)概念，同時(shí)其能夠結(jié)合環(huán)境實(shí)際變化，針對改變進(jìn)行不斷調(diào)整與搭配，使其能功能性得以提升[6]。

4 設(shè)備集成

智能技術(shù)廣泛運(yùn)用得到了社會(huì)大眾的關(guān)注，不但達(dá)到了工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的合理控制，也對實(shí)際生產(chǎn)效率予以了良性管控，有效提升了工業(yè)生產(chǎn)效率。諸如，在進(jìn)行煤炭開采工作中，智能技術(shù)得到了良好運(yùn)用，系統(tǒng)實(shí)際控制程度對煤炭開采效率具有一定影響力。但是煤作為不能再生的重要資源，對其實(shí)際開采時(shí)需要制定一套可行性計(jì)劃，所以智能技術(shù)應(yīng)用在順序控制中的良好作用不容忽視，務(wù)必要意識(shí)到其重要性。與此同時(shí)，智能技術(shù)應(yīng)用于煤炭開采當(dāng)中，還有助于保障施工安全，提高煤炭開采工作的安全性，而且有助于施工開采的穩(wěn)定性維系，大幅提高了開采煤礦的施工效率[7]。

5 現(xiàn)場應(yīng)用評價(jià)

在傳統(tǒng)油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制當(dāng)中，繼電器的使用完全依托電磁性，與其他繼電器相比較而言，油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制中的繼電器相對更加簡便，安全性能略差，極易引發(fā)觸電事故，不利于油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的長期維系，同時(shí)電磁繼電器的外接線也較為復(fù)雜，在安裝與后續(xù)維修、維護(hù)時(shí)的難度相對較大[8]。智能技術(shù)對現(xiàn)有繼電器進(jìn)行了優(yōu)化，使用虛擬繼電器，放棄使用電磁繼電器，有效緩解了反應(yīng)時(shí)間長等諸多問題，其優(yōu)勢顯著。例如：在油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)當(dāng)中，通過運(yùn)用智能技術(shù)，優(yōu)化斷路器控制，從而提高其反應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)短路控制的快速操作。此外，智能技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)主動(dòng)切換功能，靈活運(yùn)用此技術(shù)的快速反應(yīng)特性，確保設(shè)備與器材能夠得以良好保護(hù)，相較于傳統(tǒng)控制方法來說，更好地保障了其安全與穩(wěn)定。同時(shí)，智能技術(shù)還有極強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，而且存儲(chǔ)空間還支持多次調(diào)整，其應(yīng)用意義也得到了充分彰顯。

閉路控制在油氣自動(dòng)控制系統(tǒng)中，智能技術(shù)是補(bǔ)充型。閉路系統(tǒng)啟動(dòng)方法可以分為自動(dòng)、現(xiàn)場控制箱手動(dòng)與機(jī)旁手動(dòng)三種主要方法[9]。啟動(dòng)泵機(jī)時(shí)，主要利用智能自動(dòng)啟動(dòng)的方法，自動(dòng)方法還可以針對泵機(jī)使用實(shí)際情況予以適宜修正。機(jī)旁手動(dòng)啟動(dòng)主要對現(xiàn)場裝置進(jìn)行開關(guān)的調(diào)試，通常情況下，需要相關(guān)人員結(jié)合泵機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)間對其予以調(diào)節(jié)，并控制泵機(jī)運(yùn)行時(shí)間，使其能夠控制在適宜范圍內(nèi)，減少長期運(yùn)行對設(shè)備造成零件損傷。機(jī)旁手動(dòng)啟動(dòng)過程中應(yīng)注意，其務(wù)必要先將開關(guān)調(diào)節(jié)至支持人工手動(dòng)操作的位置，避免出現(xiàn)操作沖突。當(dāng)下，應(yīng)用較多的操作控制方法為常規(guī)技術(shù)與智能技術(shù)的整合型技術(shù)，常規(guī)控制系統(tǒng)通常會(huì)用于智能技術(shù)的補(bǔ)充，以此確保泵機(jī)能夠持續(xù)穩(wěn)定、安全運(yùn)行，使泵機(jī)能夠長期處于安全回路的環(huán)境當(dāng)中，減少智能控制系統(tǒng)在出現(xiàn)不同程度問題時(shí)，對泵機(jī)運(yùn)行造成不良影響，常規(guī)控制系統(tǒng)是為了確保泵機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而使系統(tǒng)功能性能夠維持安全與穩(wěn)定。

根據(jù)智能控制系統(tǒng)的功能性，可將其分成三個(gè)主要單元，即電子調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)速測量與電液執(zhí)行單位，其功能是為了確保調(diào)節(jié)器能夠在電器系統(tǒng)中得到良好運(yùn)用，并且系統(tǒng)整體能夠維持穩(wěn)定運(yùn)行，根據(jù)調(diào)制解調(diào)器的實(shí)際調(diào)節(jié)規(guī)律，明確實(shí)際轉(zhuǎn)速的根本前提，再對其進(jìn)行實(shí)際性的調(diào)整操控[10]。智能系統(tǒng)對油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)來說，就如同人類的大腦，通過對油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)的不同細(xì)節(jié)進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，與此同時(shí)，智能系統(tǒng)還能夠有效連接系統(tǒng)與人員之間的關(guān)系，將油氣系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的實(shí)際情況即時(shí)反饋給操作人員，操作人員再將設(shè)定指令依次傳輸?shù)接蜌庀到y(tǒng)的不同組成部門，進(jìn)而控制油氣整體系統(tǒng)，使其能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

6 結(jié)語

綜上所述，科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展更迭，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展得到了空前的進(jìn)步與運(yùn)用，在油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制的應(yīng)用也趨向于成熟穩(wěn)定發(fā)展。智能技術(shù)是當(dāng)前油氣控制技術(shù)中較為先進(jìn)的新興技術(shù)，不僅解決了傳統(tǒng)的油氣田冷卻循環(huán)水水質(zhì)控制系統(tǒng)中存在的不同程度問題，且智能技術(shù)設(shè)備對不同環(huán)境的適應(yīng)效果也有所提高，同時(shí)能耗也顯著降低，有利于企業(yè)成本的控制。但是智能技術(shù)的研發(fā)工作務(wù)必要不斷提升與優(yōu)化，以確保智能技術(shù)能夠在工業(yè)生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用，推動(dòng)社會(huì)向現(xiàn)代化更穩(wěn)定發(fā)展。