油田集輸站DCS監控系統改造

【摘 要】.油田原油集輸站監測控制系統通常采用人力手工操作，大量工藝參數的顯示，各崗之間數據形成孤島的格局。隨著科學技術的發展，TiSNet-XDC800系統得到廣泛應用。該系統的應用大幅度提升了原油集輸站的自動化監測與控制水平，提高了生產效率，保證了外輸油氣質量，降低了集輸站生產過程安全風險。.

【關鍵詞】.監測與控制；系統方案；控制邏輯

Oilfield Gathering Station DCS monitoring system transformation

Chen Yong-zhen

(Oilfield Construction Department of Jiangsu Petroleum Exploration Bureau Jiangdu Jiangsu 225261).

【Abstract】.Crude oil gathering station monitoring and control system is usually human manual， the display of a large number of process parameters and Gang of data between the islands of the pattern. With the development of science and technology， TiSNet-XDC800 systems are widely used. The application of the system greatly enhance crude oil gathering station automation monitoring and control， improve production efficiency and guarantee the quality of the external transmission oil and gas， reduce the security risk of the production process of gathering station..

【Key words】.Monitoring and control;System programs;Control logic

1. 引言.

原油集輸站生產工藝較為復雜，控制設備分散，生產過程中需要測量和控制的工藝參數很多，如溫度、壓力、流量、液位、電壓、電流、可燃氣體含量等。改造前處于人工采集數據，手工操作設備進行控制的落后狀況。因此需要盡快實現“集中監測、分散控制”系統改造。方便值班人員及時掌握生產運行動態并及時實施控制，達到采集數據的實時性，同步性和時序性，滿足工藝流程和安全生產需要。提高自動化監控管理水平。.

2. 集輸站工藝流程.

油井來油進入三相分離器后，進行原油、污水、天然氣分離，原油進入儲罐，污水進入污水處理站，采用微生物接觸氧化法（污水回注系統）與活性污泥法（有效注水系統）的處理模式，以實現后續處理裝置水量和水質的平穩運行；其中一部分污水經過微生物活性污泥處理裝置以及膜過濾后至有效注水系統，另外一部分污水經過微生物接觸氧化處理裝置以及混凝沉降系統后至污水回注系統。

.圖1 油氣集輸系統監控界面

.

3. DCS監測與控制系統改造方案.

3.1 系統測控內容和要求。

DCS測控對象包括：

油氣集輸系統：三相分離器，三相分離器出油、出水、出氣閥組，原油儲罐、可燃氣體報警儀等5個單體，測控點達17個。

污水處理系統：緩沖罐，污油罐，污水池、注水罐、注水干線、注水泵、污水回收泵、喂水泵等13個單體，測控點達20個。

與其它獨立控制系統之間的聯接

污水處理流程中的微生物反應池采用基于Wincc的SIEMENS S7-300 系列PLC控制，DCS系統采集PLC數據，進行實時監測。

3.2 采用的系統硬件。

根據現場生產管理要求，選用TiSNet-XDC800控制系統，用于集輸站生產過程控制。

集輸站中控室配置1臺TiSNet-XDC800控制柜，1臺工程師站和1臺操作員站，中控室附近的集輸崗控制室配置另1臺操作員站。中控室配置UPS電源， 系統的控制器 XCU 、通訊網絡、現場 I／O、 人機接口 HMI站、電源等均采用1:1冗余，確保系統可靠性，滿足安全生產要求。

.圖2 微生物反應池監控界面

. 圖3 1#三相分離器油液位調節組態

3.3 采用的系統軟件。

OnXDC是TiSNet系統中運行在人機接口站（HMI）上和控制器（XCU)的軟件包。包括xHMI 人機界面可視化圖形組態軟件和XCU 圖形組態化編程軟件。xHMI 具有強大的圖像顯示功能和方便、直觀、可視化的圖形生成功能。

OnXDC采用統一的分布式實時數據庫，網絡共享，不需要單獨配置服務器。OnXDC和控制器XCU采用整體設計，整個系統的協調性好。視窗架構的人機界面，方便工作人員讀取和操作。專業化的嵌入式算法模塊，工程師對控制程序的修改無需編譯和再次下裝，在線修改時能確保連續生產。

3.4 控制邏輯。

集輸崗兩臺三相分離器是重點監控的壓力容器（見圖1），分離器的油液位、水液位、氣壓，通過控制各路出口管線上的氣動薄膜，采用PID調節器小閉環控制調節閥開度，達到生產要求的目標值。將液位和壓力的測量信號通過I/O模塊接入系統機柜，編寫組態（見圖3），實現系統各回路的PID調節控制。

3.5 .其它設備信號接入。

集輸崗原油儲罐磁致液位儀信號通過XCC-485通訊模塊接入系統，DCS系統采集到原油罐液位，實現原油產量和溫度監測。

集輸崗控制室內4路可燃氣體報警儀接入DCS系統的DI模塊，當任何1路氣體濃度超標，報警儀聲光報警同時，中控室內DCS系統同步聲光報警，以方便組織人員迅速進行處理。

注水崗微生物反應池采用基于Wincc的SIEMENS S7-300 系列PLC控制，控制信息通過XCC-485通訊模塊接入DCS系統，實現系統對微生物反應池的監測。（見圖2）

注水泵是集輸站庫重點設備，DCS系統根據監測注水泵三相電流以判斷設備是否正常運行；通過測量注水干線壓力，設定壓力目標值，實現DCS系統對注水泵的PID變頻控制。..

4. TiSNet-XDC800系統的應用成效.

4.1 提高原油、污水處理的工藝水平。

該系統的應用，提高原油處理水平，外輸原油的各項質量指標達到規定要求。污水得到很好處理并回注井下。

4.2 降低安全生產風險。

按照崗位巡檢制度，當班工人每兩小時巡檢一次，因集輸站占地面積大，兩次巡檢之間，距離值班室較遠處若生產環節異常或設備故障變化，可能無法及時發現，安全預警不足。DCS系統通過設置報警參數，監測點超限時，中控室內操作臺聲光報警并形成報警記錄，值班人員實時掌握報警情況，能夠及時啟動生產應急預案，確保生產正常運行，提高了安全生產管理水平。

4.3 降低工人勞動強度。

以往集輸站生產中，因為工藝流程分散，工人定時巡檢點多，巡檢時間長，人工錄用數據存在人為因素和誤差，時間滯后。集輸崗實施單崗，除巡檢外，當班工人還需完成各種泵啟停，生產流程切換，原油外輸，原油和污水取樣化驗等大量人力操作，勞動強度非常大。DCS系統投用后，值班人員直接瀏覽流程圖、功能組圖、報警歷史、報表等信息實時掌握生產動態，通過流程圖、功能組圖中的熱點，方便地干預控制過程，降低了工人勞動強度。

4.4 .調試維護快捷方便。

XDC800系統可視化圖形軟件OnXDC提供工程師工具，包括數據庫工具、系統配置工具、圖形方式的流程圖和XCU組態及在線調試工具，系統維護工程師能以可視化的圖形在線干預、組態、調試控制過程。系統集成度高，取代大量的開關、指示燈和儀表操作屏等，減少了硬件及接線，所有模塊可以帶電插拔，在線維修，大大縮短了故障維修時間。.

4.5 監控系統運行可靠。

原油集輸站24小時不間斷生產，安全級別高的特點，對控制系統可靠性要求甚高。TiSNet-XDC800系統的控制器XCU冗余，連接XCU和HMI的高速網絡冗余配置均采用熱備用方式，故障時自動切換至熱備用設備，系統具備的自診斷和修復功能，有效提高了系統的可靠性。.

5. 結束語.

TiSNet-XDC800控制系統，集數據采集、過程控制和生產集中管理于一體，是一個比較先進的原油、污水處理過程控制系統。系統投用以來運行良好，提高了原油、污水處理工藝水平和安全生產管理水平，降低了勞動強度，易于調試維護，運行可靠，提高了原油集輸站生產自動化監測控制水平，達到了預期的效果。



［文章編號］.1619-2737（2012）08-08-703.

［作者簡介］. .陳永振（1964- ），男，學歷：本科，職稱：工程師，1988年畢業于勝利油田職工大學電力工程專業，2008年取得華東石油大學——電氣工程及其自動化專業，曾多次擔任油田各項自控系統新建、改造等相關技術工作，現任自控儀表工程師。