油田地面站库自控仪表设计浅析

2022-09-21 16:46:50 来源:写作指导

摘要:现阶段,我国油田已经进入了智能化、自动化生产管理的全新阶段,在油田地面站库的自动化运营中,自控仪表设备是重要的管理控制设备。如何基于实际的工作需求以及管理需要,选择合理的仪表类型,是实现油田地面站库自动化管理的重要工作。课题研究由此出发,深入分析油田地面站库自动仪表的设计、选型的原则以及方法。

关键词:油田企业;自控检测仪表;设计选型

在油田地面站库的日常管理中,压力、温度、流量、液位等参数是日常管理工作重要的数据基础。在油田地面站库的自动化控制系统中,自控仪表是重要的原始数据参数收集设备,自控仪表将采集参数传输到中控设备中,由管理人员根据参数变化判断系统的实际运行情况,制定进一步的下一步调节方案、自控仪表为管理人员提供了重要的实时数据,相比传统的人工获取方式,更加精准高效,同时,也降低了有毒有害生产区域的人力使用强度,在改善劳动条件上发挥了重要的作用。

1自控仪表的方案设计原则

油田地面站库管理的自动化、智能化管理方案,是为了提高日常管理的效率和质量,降低日常运行中的人力资源使用强度,改善员工的劳动条件,也实现对生产参数的实时监控,实现了更精准的运行控制。因此,自动化控制系统中,自动仪表方案设计应遵循方案合理性、技术先进性、运行可靠性、操作方便性的基本原则。首先,为了提高系统的运行稳定性以及成本控制,需要仪表设备具有较高可靠性,可以在相应的环境下稳定运行。其次,应根据设备类型以及实际的生产需求,选择适当的控制系统,可以实现预期功能;再次,自动化控制设备更新十分迅速,我国油田地面站库逐步实现无人值守的生产模式,仪器设备伴随技术升级不断更新,因此自动化仪表应具有技术的先进性,才可以与其他设备有着良好的兼容性,在保障技术先进性的基础上也要充分考虑经济成本,可能过多额追求高新型号的仪表设备,应结合系统的实际需求综合考量;最后,针对需要在高温、高压、高黏度的特殊环境下工作的仪表设备,应充分考虑其环境的耐受性,以及使用安全性。

2各类检测仪表的选型设计思路

目前,我国油田地面站库中应用的自控仪表种类繁多,但从功能角度可以分为检测仪表、显示仪表、控制仪表、执行器四大类。其中检测仪表中根据检测的参数类型又分为压力、流量、物位、组分等五个类别。在型号选择时,首先,要充分考量系统工艺基础条件以及系统对仪表设备的功能需求,选择精度、温度压力难受性以及其他性能参数均符合系统需求的仪表设备。

2.1温度仪表

油田地面站库中应用的温度计量仪表主要有玻璃管温度计、金属温度计、压力温度计等几个类型,其中玻璃管温度计的测量精度最高,但受材质特性决定,玻璃管类温度计对使用环境要求极高,仅适用于震动较小无机械损伤可能的使用环境中。双金属温度计对使用环境要求较小,可以适应较为恶劣的环境,因此应用范围最广泛。双金属温度计在选择时应注意量程的选择,量程选择要充分考量实际的使用需求。测量温度应在量程的中间位置,温度最大峰值应低于量程的90%,同时,要注意温度计的形状以及安装方式与系统有良好的兼容性。在存在腐蚀介质的管道或者其他需要在腐蚀环境下工作的温度计,最好选用和工艺管道、设备一致或高一个级别的材质,插入长度一般应以测量元件插至被测介质温度变化灵敏具有代表性的位置为原则,连接方式在腐蚀场合首选法兰式连接方式。精度一般是1.5级或1级。远传类温度计的选择也同样如此,基于实际的使用需求和使用环境,确定温度计的外壳材质以及量程。远传类温度计还需要考虑温度计分度号的热电偶、热电阻、热敏电阻等类型的选择。其中热电偶兼容性较高,可以应用于多种使用环境,热电阻适用于震动较小的使用环境,热敏电阻则适用于对温度测量实时性要求较高的环境中,此外,远传类温度及需要安装相应的温度变送器。

2.2压力仪表

压力仪表对使用环境有较高的要求,压力仪表的选择需要根据使用环境以及测量介质的性质进行综合评定。主要可以分为以下几个类别。其一,强腐蚀、潮湿、粉尘使用环境,该环境要求压力仪表具备全密封外壳具备较强的防水、防尘能力;其二,一般腐蚀性介质,可以根据实际的腐蚀介质种类,选择耐酸压力表、氨压力表或者不锈钢膜片压力表;其三,强腐蚀机制、黏稠介质使用环境,该环境需要使用膜片压力表,膜片的选择要根据介质特性进行选择。远传压力变送器的选择方法,普通介质可以使用通用型的压力变送器。易燃易爆的高危环境中应选择气动变送器或防爆型变送器以此确保设备的使用安全。介质具有易结晶、结巴、固体颗粒物含量高、黏稠、腐蚀等性质时,应选择使用法兰式变送器,并根据实际的介质类型安装接触膜片。在测量压力较低时应,选择微差压变送器。使用环境较好、测量精准度要求较低可以选择成本相对低廉的霍尔压力变送器。

2.3流量仪表

2.3.1流量仪表的刻度选择。流量仪表的设计与选型首先要确定仪表的计量刻度以及量程范围。刻度一般常规系列,在特殊条件下需要使用非整数的刻度读数时,应可以圆整到最接近的序列数。方根刻度范围:最大流量不超过满刻度的95%,正常流量为满刻度的70%~85%,最小流量不小于满刻度的30%。2.3.2流体、液体、蒸汽流量计。我国油田地面站库中流体、液体、蒸汽使用的流量计多数选择差压式流量计。在对此类介质进行流量时,出了选择适当的计量方案外,还需要充分考虑不同状态介质在不同温度以及压力下的流量波动情况,必要时,应进行温度以及压力补偿。如在计量蒸汽介质时,需要阶段性的给与温度和压力补偿。此外,如果介质存在腐蚀性、导电性也可以使用抗干扰能力更强的电磁流量计,电磁流量计型号选择在考虑系统兼容性的同时,还要充分考虑介质的导电效率。

2.4物位仪表

物位测量仪表是测量介质位置的自动化仪表,在油田地面站库中主要用于对液态介质、粉粒的液面以及装载高度进行测量,其中测量块状、颗粒状、粉料状的计量仪表也被称为料位计,而测量液体介质高度的仪表也被称为液位计。物位仪表的种类较多,从结构原理角度可以分为浮力式、回波发射式、电容式、激光式等多种类型,在实际而应用中应根据系统情况和使用需求进行选择。

2.5分析仪表

我国在分析仪表的研究上起步较晚,虽然近年来研究速度有所加快,已经具备分析仪表的生产能力。但国产仪表和进口仪表在性能上仍存在巨大额差异,线性范围和相应时间均弱于进口仪表。但国产仪表价格远低于进口仪表,在实际选型中如果测量精度需求较低,可以使用成本更低廉的国产分析仪表设备。

3选型项目设计

对自动仪表选型项目的设计应从质量、投资、进度三个维度进行全面设计,三者是统一又对立的关系,如何平衡好三者之间的关系,是制定科学完善选型方案的核心。

3.1质量管理

仪表的质量、运行稳定性决定最终的使用效果以及应用成本,因此把好质量关是仪表选型设计的首要任务。选型时,应避免一味地追求技术先进性,应选择成熟、稳定的可靠产品,确保产品的运行稳定性。仪表购买也要充分考量产品的市场情况,要确保整个项目中仪表的一致性、互换性,以此较少备品备件的储备数量。

3.2投资管理

投资管理也是仪表选型项目的重要工作,投资管理要和施工设计工作同时进行,投资管理工作质量和合理性对最终的投资规模影响范围为5%~35%,仪表选型不仅需要考虑仪表性能以及适用性,还需要充分考量仪表的成本价格,做到精确计量、精确分析、精确调节。在仪表的选型过程中,首先,要确定仪表性能和质量需求,然后再限定范围内按照国产、合资、进口迅速进行选择。在满足质量和性能需求时,尽可能降低仪表的引进成本,实现项目仪表选型过程中的投资控制。选购过程应一切以实践检验为主,不过过于迷信进口产品优于国产产品的扭曲理论,投资控制也不代表着无条件的缩减成本,从而减低产品质量,应在质量与价格之间寻找一个平衡点。

3.3进度管理

影响整个项目进度的因素极多,如人为因素、技术因素、仪表设备额引进安装因素,部分定制仪表设备,还需要等待仪表制造完成。上述内容在管理不当时,均会对项目进度带来一定影响。因此,进度管理应从以下方面加强,企业组建技术小组,由专家级人员带头组建,提高队伍速度。在施工开始前,确定选型顺序来进行主动的设计进度控制。比如,提前熟悉工艺流程,心中有个全局观,了解土建施工进度,先把安装时要用到的预埋件、预埋孔的仪表定下型号,并将条件及时提交给土建施工,制造周期长的仪表如特殊的阀门、成分分析仪等仪表先设计选型,以便先行订货。这样就可以把不利因素的影响降到最低,从而提高进度,使工程项目能够尽快完工,及早发挥投资效益。

4结语

本文对油田地面站库中自控仪表的设计与选型展开了研究,在分析仪表选择原则与现状后,详细阐述了自控仪表的功能以及设计选择方案,从投资管理、进度管理和质量管理三个方面提出了相应策略和建议。但本文基础理论分析,目前仍缺少大面积的实践验证,仍需要进一步的研究和完善。

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作者:张楠 单位:大庆油田第四采油厂工艺研究所