一、引言
原油穩(wěn)定壓縮機(jī)是油氣集輸系統(tǒng)生產(chǎn)中原油穩(wěn)定、油氣處理的重要設(shè)備, 該裝置工藝流程復(fù)雜，生產(chǎn)過程易燃易爆，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的控制要求嚴(yán)格。油氣集輸系統(tǒng)中的聯(lián)合站大都利用壓縮機(jī)作為原油穩(wěn)定、油氣處理的裝置。目前壓縮機(jī)控制儀表大部分是電-Ⅱ型儀表，為220V供電，防爆等級(jí)低，無數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能；大多數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)靠人為手動(dòng)，或者靠簡(jiǎn)單的儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)；故障率較高，控制效率低；生產(chǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，也不容易查找事故原因，造成了生產(chǎn)、安全等諸多不穩(wěn)定的因素;同時(shí)又不能對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，不便于生產(chǎn)管理，嚴(yán)重限制了壓縮機(jī)裝置自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步提高,成了阻礙該裝置自動(dòng)化改造的瓶頸.為了克服以上毛病，提高壓縮機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的能力，達(dá)到提前預(yù)警的目的，同時(shí)確保原油的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高原油的外輸率，應(yīng)用新的控制系統(tǒng)對(duì)該裝置進(jìn)行改造勢(shì)在必行。
二、總體方案設(shè)計(jì)
1.總體方案簡(jiǎn)介
壓縮機(jī)裝置有30多個(gè)重要的生產(chǎn)參數(shù)，各生產(chǎn)參數(shù)相互牽制與影響。該裝置對(duì)生產(chǎn)參數(shù)的要求較高，具體要求如下：進(jìn)氣壓力<-0.05Mpa，排氣壓力>0.35Mpa，排氣溫度>85℃，機(jī)油壓力<0.25Mpa，機(jī)油溫度>65℃，必須進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒操作人員及時(shí)處理，確保生產(chǎn)的安全；如果排氣壓力>0.45Mpa，排氣溫度>95℃，機(jī)油壓力<0.15Mpa，機(jī)油溫度>70℃，必須進(jìn)行停機(jī)處理。將壓縮機(jī)的生產(chǎn)參數(shù)如溫度、壓力等分為兩路輸入控制系統(tǒng)：一路引入AI-706M多路顯示報(bào)警儀表，多路報(bào)警儀表根據(jù)內(nèi)部的參數(shù)設(shè)定的報(bào)警值，檢測(cè)生產(chǎn)參數(shù)，如果生產(chǎn)參數(shù)異常，則發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，停止壓縮機(jī)，保障設(shè)備、生產(chǎn)的安全；另一路引入AIFCS系統(tǒng)，進(jìn)行參數(shù)的常規(guī)顯示和流程畫面，在發(fā)生故障或壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，提示操作人員，有效防止誤操作，緊急排除險(xiǎn)情。該系統(tǒng)提供歷史數(shù)據(jù)瀏覽查詢功能，可以對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤查詢，為分析故障原因提供方便。整套系統(tǒng)相輔相成，界面友好直觀，操作方便，既節(jié)省了人力資源，又提高了工作效率。
簡(jiǎn)介
AIFCS是宇電公司開發(fā)的基于AI儀表并具備現(xiàn)場(chǎng)總線特性的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。AI儀表相當(dāng)于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中的各個(gè)控制單元，利用RS485作為現(xiàn)場(chǎng)通訊總線，采用宇電自行開發(fā)的AIBUS通訊協(xié)議，可在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)100%儀表功能操作如實(shí)時(shí)讀取測(cè)量值、給定值、設(shè)置參數(shù)、自動(dòng)/手動(dòng)無擾動(dòng)切換、調(diào)整手動(dòng)輸出值、啟動(dòng)/運(yùn)行/停止程序，并具備開關(guān)量輸入/輸出操作能力。由于自己掌握100%知識(shí)產(chǎn)權(quán)，又是開放式結(jié)構(gòu)，所以系統(tǒng)價(jià)格非常低廉，具有極高的性能/價(jià)格比。 采用AIBUS協(xié)議的AI儀表在9600波特率下能在40ms內(nèi)向上位機(jī)傳送4個(gè)重要數(shù)據(jù)，比采用MODBUS協(xié)議的進(jìn)口儀表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉價(jià)的RS485通訊，AIFCS也具備如FF、PROFIDBUS等高價(jià)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)同等的使用效果，并可以組建大型系統(tǒng)，而不象通常進(jìn)口儀表那樣只能應(yīng)用于小型系統(tǒng)。RS485不僅價(jià)格低，還具備布線簡(jiǎn)單、對(duì)通訊線要求低及通訊距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 整個(gè)系統(tǒng)分為管理層、操作站和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)3個(gè)層級(jí),也可只分操作站和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)兩個(gè)層級(jí)。 管理層可提供工廠領(lǐng)導(dǎo)瀏覽現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)工況畫面，也可進(jìn)行如使用權(quán)限、系統(tǒng)配置等高級(jí)設(shè)置；操作站供儀表班組和技術(shù)人員進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控；萬(wàn)一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，儀表操作人員可依傳統(tǒng)儀表使用方法直接操作儀表；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供各種控制信號(hào)，如模擬量輸入/輸出和開關(guān)量輸入/輸出至儀表。
系統(tǒng)組成
現(xiàn)場(chǎng)控制儀表：AIFCS是基于AI系列儀表，利用RS485通訊接口和AIBUS協(xié)議與計(jì)算機(jī)通訊，AI系列儀表種類齊全，性能優(yōu)異，可很好的適應(yīng)各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度、壓力、流量、液位的測(cè)量與控制，并可以處理開關(guān)量信號(hào)的輸入與輸出。
操作站：使用常用的WINDOWS操作系統(tǒng)個(gè)人計(jì)算機(jī)，如果計(jì)算機(jī)放在有空調(diào)的操作室內(nèi)，可以用普通PC，如果放在干擾大，溫度高的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)。最新的進(jìn)展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)觸摸屏（平板電腦），它更適合現(xiàn)場(chǎng)操作。
組態(tài)軟件：客戶可選擇多種商品組態(tài)軟件，如組態(tài)王、MCGS、華富、三維等公司產(chǎn)品，宇光可提供組態(tài)服務(wù)，客戶也可根據(jù)需要自行組態(tài)，組態(tài)軟件能做出功能強(qiáng)大，畫面美觀的系統(tǒng)。宇電全新開發(fā)的AIFCS網(wǎng)絡(luò)版軟件使用簡(jiǎn)單，支持多機(jī)連網(wǎng)、具備流程圖（可設(shè)置動(dòng)畫）、儀表屏、歷史記錄、實(shí)時(shí)記錄和打印功能，查詢數(shù)據(jù)方便性和記錄精確度遠(yuǎn)優(yōu)于無紙記錄儀?？蛻粢部勺孕性O(shè)計(jì)軟件，宇光可提供協(xié)議內(nèi)容及技術(shù)支持。
R
S232/RS485轉(zhuǎn)換器：用于將計(jì)算機(jī)的RS232接口轉(zhuǎn)換為RS485接口，RS485具有連線簡(jiǎn)單，通常2根線即可連接50-60臺(tái)儀表，通訊距離大于1.2Km，能可靠用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。
通訊連線：RS485接口應(yīng)采用雙絞線連接，不能用電源花線、絞線或電話線連接，干擾很強(qiáng)的場(chǎng)合可用工業(yè)專用的帶屏蔽的雙絞線，但實(shí)際上多用價(jià)格便宜購(gòu)買方便的5類或超5類的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線，而且效果良好。目前的實(shí)際應(yīng)用中，用9600波特率，采用廉價(jià)的5類雙絞線最長(zhǎng)布線已達(dá)3000米。
管理層計(jì)算機(jī)：通常是客戶現(xiàn)有的內(nèi)部企業(yè)管理用的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（計(jì)算機(jī)、集線器、交換機(jī)等），不需要為建立AIFCS系統(tǒng)增加額外的硬件投資，只需要配備組態(tài)軟件即可。如果客戶管理尚未實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，可不設(shè)此層，或簡(jiǎn)單的建立廠長(zhǎng)、總工計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)操作站的連網(wǎng)即可。
三、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1.硬件配置
壓縮機(jī)裝置的控制系統(tǒng)主要組成部分：2臺(tái)服務(wù)器（又叫控制站，冗余配置），2臺(tái)操作員站（其中一套兼做工程師站），現(xiàn)場(chǎng)控制站，通訊站，1臺(tái)打印機(jī)。
2.儀表的選型
由于壓縮機(jī)裝置運(yùn)行起來振動(dòng)相對(duì)較大，并且對(duì)溫度、壓力的要求較高，因此，儀表選用抗振性能較好的產(chǎn)品鎧裝一體化溫度變送器和壓力變送器，用顯示報(bào)警儀與繼電器的結(jié)合來控制壓縮機(jī)的啟停，同時(shí)將報(bào)警信號(hào)引入計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，及時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警和報(bào)警彈圖。報(bào)警儀表選用AI-706M多路巡檢顯示報(bào)警儀。
壓縮機(jī)的連鎖停機(jī)控制很重要，用顯示報(bào)警儀代替原有電氣控制柜電-Ⅱ型儀表，改為低電壓（24V）控制，在新的電氣控制柜中增加24V繼電器，控制壓縮機(jī)的運(yùn)行；利用顯示報(bào)警儀的變送輸出既保證信號(hào)的采集，又能完成壓縮機(jī)的報(bào)警保護(hù)。在正常情況下，一旦壓縮機(jī)運(yùn)行，就不要求停機(jī)。顯示報(bào)警儀可解決在計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障或需要維護(hù)系統(tǒng)時(shí)，不停機(jī)控制壓縮機(jī)的運(yùn)行。這樣即使在自控系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)也能正常運(yùn)行，減少了壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間。
四、系統(tǒng)的應(yīng)用效果與分析
壓縮機(jī)控制采用AIFCS系統(tǒng)后，壓縮機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、許算和統(tǒng)計(jì)，大大提高了壓縮機(jī)故障處理的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，提高了工作效率和管理水平。同時(shí)壓縮機(jī)AIFCS自成系統(tǒng)，及可以單獨(dú)控制，又可以連在聯(lián)合站的大系統(tǒng)中，為聯(lián)合站的自動(dòng)化改造提供了可靠基礎(chǔ)。
五、結(jié)語(yǔ)
壓縮機(jī)裝置對(duì)原油資源的高效處理，既節(jié)約了資源，又最大限度地減少了對(duì)大氣環(huán)境的污染，做到了社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益三效益的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。采用AIFCS系統(tǒng)后，隨著產(chǎn)品質(zhì)量的提高，極大地拓展了企業(yè)的盈利空間，進(jìn)一步增強(qiáng)了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，促進(jìn)了企業(yè)在技術(shù)與管理方面走上一個(gè)嶄新的高度。AIFCS系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，在于可以靈活簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)多種控制方案，系統(tǒng)在壓縮機(jī)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，是油田穩(wěn)定系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，成本大幅度下降，可靠性不斷提高，壓縮機(jī)采用AIFCS系統(tǒng)控制，就可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的快速、準(zhǔn)確、平穩(wěn)和可靠的操作，達(dá)到提高效率，節(jié)約能源的目的。
（轉(zhuǎn)載）
