CS3000在柯克亞油氣系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

彭 華，馮愛民，劉林波

中石油塔里木油田公司塔西南勘探開發(fā)公司電力工程部，新疆 巴音郭楞蒙古 841000

1 CS3000系統(tǒng)的基本硬件組成

1.1 過程控制站

1）CPU卡：133MHZ 內(nèi)存：32M 冗余配置

2）I/O卡件

（1）16通道模擬量輸入卡件： AAI141-S00/K4A00；

（2）模擬量8入8出卡件：AAI841-S00/K4A00；

（3）16通道熱電阻卡件：AAR145-S00；

（4）32通道開關(guān)量輸入卡件：ADV151-P10/D5A00；

（5）32通道開關(guān)量輸出卡件：ADV551-P10/D5A00。

3）系統(tǒng)電源：PCB CP DM 20

4）串行通訊模件：ALR121-S00

5）節(jié)點單元：F1 F2 F3；節(jié)點模塊：SB401

6）通訊電纜：YCB301-C020

7）連接電纜：KS1 、KS8

8）端子板：模擬量端子板AEA4D-00、 RTD端子板MRT、開關(guān)量端子板AED5D-00

1.2 通訊方式

cs3000中使用的通信系統(tǒng)有e網(wǎng)、v網(wǎng)、以太網(wǎng)和遠程輸入輸出總線。

e網(wǎng)是cs的內(nèi)部局域網(wǎng)，是信息指令站和工程師站間的連接通路，通信頻率是10mp/s，采用總線型拓撲結(jié)構(gòu)，通信媒體是同軸電纜，最大傳輸距離是185m，最多的連接站數(shù)16點，系統(tǒng)控制站與現(xiàn)場I/O點通過ESB總線通訊方式。

v網(wǎng)是現(xiàn)場控制站和操作管理用的信息指令站、其他上位站或總線轉(zhuǎn)換器等設(shè)備間的通信網(wǎng)絡(luò)。通常，它采用雙重化的通信方式，是系統(tǒng)內(nèi)部實時控制用的通信網(wǎng)，傳輸速率10mp/s，采用總線拓撲結(jié)構(gòu)，最多可連接64個站，控制站與工程師站和操作員站通過實時控制網(wǎng)（V-NET）進行通訊。

以太網(wǎng)用于實現(xiàn)本系統(tǒng)與上位系統(tǒng)的通信。利用以太網(wǎng)，本系統(tǒng)和位于上位的具有大容量的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可進行數(shù)據(jù)的通信并提供系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。第三方的計算機也能通過以太網(wǎng)與本系統(tǒng)連接，存取cs的數(shù)據(jù)，從而使系統(tǒng)達到真正的開放。

工程師站和操作員站通過E網(wǎng)進行通訊。

系統(tǒng)與下位機（主要是PLC）通過ALR121通訊模塊進行通訊。

2 CS3000實現(xiàn)的功能

CS3000系統(tǒng)為其原有控制系統(tǒng)，本次油氣系統(tǒng)改造在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上擴展過程控制站一套，操作員站一套，對新增油氣處理單元、原有穩(wěn)定單元、低壓氣增壓系統(tǒng)三部分工藝過程實時數(shù)據(jù)采集、處理、顯示、監(jiān)控、報警、連鎖保護、報表打印及數(shù)據(jù)信息處理。工程師站、集線器、打印機與現(xiàn)有設(shè)備共享，并設(shè)RS485通訊接口，與原油穩(wěn)定裝置天然氣壓縮機及低壓氣增壓壓縮機配套的PLC系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，監(jiān)視壓縮機的各種工況，并可對低壓氣增壓壓縮機進行遠程緊急停車。

2.1 油氣處理單元

油氣處理主要對原油進行初步的油氣分離，整個系統(tǒng)設(shè)計了進口溫度、壓力顯示，氣液分離器氣相壓力閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，油相液位閉環(huán)控制調(diào)節(jié)，并對天然氣出口總管設(shè)孔板流量計計量其流量。圖1為油氣處理單元實時畫面。

圖1 油氣處理單元

孔板流量計的組態(tài)：

天然氣出口管線為￠426管線，孔板通徑為285mm，采用法蘭取壓，上下游取壓孔對稱分布于孔板兩側(cè)，差壓變送器采用羅斯蒙特多參數(shù)質(zhì)量流量變送器，且進行溫壓補償。

溫壓補償原理：流體的流量與流體的密度成開方關(guān)系或正比關(guān)系，而大多數(shù)流體（尤其是氣體）的密度會隨著工況條件的變化而變化，所以流體的密度要進行溫度、壓力補償。

溫壓補償算法：實際流量PS = P3 *SQRT [C1/ (273 + P2 ) *(P1 + 101) /C2]

參數(shù)：

C1 設(shè)計溫度（k），C2 設(shè)計壓力（kpa），P1實際壓力（kpa），P2實際溫度（℃），P3 未補償前流量。

圖2 帶溫壓補償?shù)牧髁坑嫿M態(tài)畫面

系統(tǒng)組態(tài)如圖2所示，從現(xiàn)場差壓變送器采集來的實際流量經(jīng)FY（信號分配器），分配出流量、壓力、溫度，得到標況下的天然氣流量，HMI畫面上可顯示實測溫度、壓力及流量。

2.2 原油穩(wěn)定單元

原油穩(wěn)定單元主要對經(jīng)過脫水的原油進行油、氣、水的分離，將原油加熱使其輕質(zhì)原油蒸發(fā)至三相分離器，送至注氣站制成液化氣，天然氣經(jīng)富氣壓縮機壓縮，空冷器冷卻送至低壓氣增壓壓縮機，穩(wěn)定原油去原油罐。

3 系統(tǒng)調(diào)試

首先檢查除MRT端子外，AEA4D-00、AED5D-00應(yīng)有24V左右電壓，檢查各內(nèi)部連接線路是否正確，模擬量、數(shù)字量連接線是否接反，確認各卡件接地線是否接在信號地。

3.1 靜態(tài)調(diào)試

用過程校驗儀模擬代替現(xiàn)場遠傳儀表，分別給出電流信號4mA、12 mA、20mA，在DCS系統(tǒng)上可顯示其相對應(yīng)的指示值，如表1所示。

靜態(tài)調(diào)試記錄（模擬量）

表1 模擬量輸入通道調(diào)試

3.2 模擬工況下聯(lián)調(diào)

容器注水代替工況介質(zhì)，進行工藝管線的清洗，再用氮氣進行置換，在置換過程中，對儀表回路進行調(diào)試。

調(diào)節(jié)閥的調(diào)試：

調(diào)節(jié)閥主要是對其量程及其P、I、D參數(shù)的調(diào)節(jié)。首先對調(diào)節(jié)閥零點及量程的校訂，操作站手動給出相應(yīng)的百分比量程，通過微調(diào)電氣閥門定位器內(nèi)的零點及量程進行調(diào)整。PID的調(diào)節(jié)：主要在模擬工況下，當壓力或液位PV值（實測值）達到SV值（設(shè)定值）時，調(diào)節(jié)閥的靈敏度及穩(wěn)定性。

4 結(jié)論

centum cs3000在柯克亞油氣系統(tǒng)改造應(yīng)用以來，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，控制效果良好，裝置各設(shè)備及整個生產(chǎn)過程情況正常，從未發(fā)生死機現(xiàn)象，未出現(xiàn)過任何由于控制系統(tǒng)引起的生產(chǎn)事故，并在工藝過程的節(jié)能、降耗方面起著積極的作用。

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[3]張德泉.基于CS3000的分程控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J].蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2008，8(4)：39-41.