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      油田工作站中應用雙法蘭變送器與PLC的配套體系分析
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      油田工作站中應用雙法蘭變送器與PLC的配套體系分析

      時間:2021-09-27 14:29:26

       摘要:本文從聯合站的工藝流程角度出發,針對 PLC 參與下的聯合站展開分析,并且就傳感器的校正問題給出了必要討論。JEt壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

       
      1  聯合站工藝流程簡析
      聯合站的核心價值就在于對原油進行初步的凈化,主要是需要將水脫離出去,這直接關系到成品油的計量交換,因此,從成品油的質量穩定方面看,聯合站的工作質量至關重要。在這個技術框架下,原油和天然氣的處理以及污水處理,是聯合站需要關注的重點,除此以外,外輸原油的檢測也是一個重點問題。其中,原油首先進入游離水脫除器,實現初步油水分離,而后進一步送達含水油緩沖罐,并且經過加熱爐送入電脫水器,非常后到達凈化油緩沖罐進行處理,并且由外輸油泵和外輸油流量計輸出,送進油庫。天然氣在聯合站中,則是經由天然氣除油器來實現自然沉降和初步過濾,在這個環節中,除油器能夠將天然氣中的水和輕質油進行脫離,過濾后的天然氣經由流量計實現向外輸送。對于聯合站中的污水,則是送達到污水崗,在此經過兩次過濾,在確保水質達標的基礎上,經過水泵和流量計的計量送往注水站。非常后,還需要對分離出的油氣進行質量檢測,以原油為例,多采用抽樣檢測的方法,確保含水量控制在 0.3% 以下。
      雙法蘭液位變送器
      2  PLC 支持下的聯合站結構分析
      PLC 在聯合站中的深入應用,是工業自動化的必然,這不僅僅關系到工作效率的提升,也與石油工業環境的安全水平密切相關。在當前的聯合站工作環境中,SIEMENS 公司的 HMI 監控組態軟件 WinCC 是比較常見的工具之一,這一軟件可以支持 PLC 實現數據采集和過程控制。通常而言,在聯合站中會設置一個中心控制室,室內有現場 PLC 以及各類監控系統與工程師操作站一同工作,其價值在于將聯合站中諸多任務藝環節中的工作參數進行采集,并且選擇合適的方式進行展示。這等于是實現了中心控制室對整個聯合站不同崗位的遠程監控與控制,在諸多工作環節工作參數實現實時反饋的同時,中心控制室也可以對工作參數以及編程組態進行修改。
       
      油田聯合站的數據傳輸,是將以太網作為核心來實現數據共享的,并且多以模塊 IM360、IM361 對下位機進行容量方面的擴展。非常下層是一種物聯網的形態,將各類數據進行采集,分別為壓力傳感器、溫度傳感器等,不同的傳感器將對應的工作環節中的數據進行采集,并且經過設備總線送達PLC 現場站。這是一個分布式的系統,但是,在 PLC 體系的支持之下,能夠實現分布式的基礎運算和判斷。隨后數據被送達到 PLC 主站,在實際的工作環境中,PLC 現場站可能存在多個,分別負責對應的工作環節。工作人員可以通過工程師站或者操作員站接入以太網,并且與 PLC 主站進行聯系。操作員站點在這樣的系統中同樣會存在多個,但是,工程師站通常只有一個。操作員站中,可能有部分僅與以太網保持聯系,即通常只有一個操作員站通過油田局域網獲取關于信息綜合管理和設備監控診斷方面的信息。這是兩個相對而言更高層級的自動監聽功能,負責通過網絡對獲取到的諸多方面數據進行分析,并且做出必要判斷,其中網絡安全和設備狀態的監控,是信息綜合管理和設備監視診斷兩個模塊的工作重點所在。除此以外,這兩個模塊還會與數據庫保持聯系,將獲取的相關特征數據進行存儲,并且在隨后的工作中以此作為依據展開對設備以及數據傳輸環境的診斷。而工作人員利用系統的人機交互界面對相應的設備發送指令的時候,則是通過以太網將對應的控制指令送達 PLC 主站,而后進一步交由 PLC 分站的 AO 和 DO 模塊,對相關組件展開基本的控制和調節。同時,在終端的諸多工作設備的狀態參數,會經過設備總線和現場 PLC 分站的 AI 以及 DI 模塊,將對應的指令反饋到 PLC 主站,非常終通過以太網傳輸到監視站。
       
      對于這樣的一個系統而言,其突出特征存在于多個方面。首先,其具有良好的集成特征,也就是將更多的數據融合在同一個系統下。對于這樣的一個系統,利弊兼而有之,從有利的方面看,就是海量的數據能夠幫助系統更好地發現存在于數據內部的特征,有助于實現大數據背景下的智能化。而從不利的角度看,就是增加了該系統數據安全的風險性,一旦發生安全威脅,則受災覆蓋面波及較大,因此,在進行安全布局的時候,壓力大成本也會隨之上升。其次,監控系統采取模塊化的方式進行配置,對于后期 PLC 聯合站的發展能夠保持高度友好,兼容性也會隨之增加。除此以外,故障的診斷和排除、技術和軟件系統的升級等細節問題,在成本上也可以實現良好控制?梢哉f,模塊化的系統能夠在未來的發展過程中保持彈性,在技術的迭代方面會跟得比較緊,但是,卻實現了成本在一定程度上的可控。非常后,這樣的一個監控系統,只強調系統在邏輯層面的結構即可,對于物理介質和拓撲結構等問題,并不需要過度關注。并且在數據傳輸的過程中,看似比較傳統的總線型網絡,卻具有良好的數據交換速度,帶寬也能夠得到保證。
       
      3  PLC 體系下的傳感器工作特征
      對于 PLC 支持下的聯合站,其功能的實現還有賴于傳感領域。傳感器是能夠對外界環境有所感知,并且獲取其信號以及物理條件或化學組成的設備,這一設備同樣能夠肩負有將相關信號數據傳輸給其他裝置的職責。依據傳感器的工作原理,可以大體分為物理傳感器和化學傳感器兩類,分別依靠物理效應和化學效應實現對環境和工作狀態的感知。其中,諸如壓電效應、磁致伸縮現象、離化、極化、熱電、光電、磁電等效應都屬于物理傳感器可以獲取的范疇,而化學吸附、電化學反應等,則屬于化學傳感器作用的領域。具體到聯合站監控領域中,壓力、溫度以及液位是比較突出的幾個方面。
      其中壓力傳感器多利用壓電效應而展開工作,因此也會被稱作壓電傳感器。它主要選用石英、酒石酸鉀鈉或者磷酸二氫胺展開工作,但無法進行靜態測量,用于測定壓力增值量。通常而言,半導體壓電阻抗擴散壓力傳感器是比較常見的選擇,其在薄片表面形成變形壓力,并且進一步產生壓電阻抗效果,從而使得阻抗的變化轉化成為電信號進入網絡環境。
       
      溫度傳感器則是利用物質隨溫度變化而發生的物理變化轉化成為電量,從而產生對應電信號的方式來展開工作,具體則分為接觸式和非接觸式兩個主要類別,如果按照傳感器材料與電子組件特性進行劃分,還可以分為熱電阻與熱電偶兩類。其中,接觸式溫度傳感器即通常所說的溫度計,這是利用傳導或者對流達到熱平衡而改變示值的工作方式,通常而言,精度較高,也因此被列為在聯合站 PLC 系統中非常常選用的溫度傳感器。而液位傳感器的根本,則是一種壓力傳感器,可以分為接觸式和非接觸式兩種。其中前者包括單法蘭靜壓 /雙法蘭液位變送器、浮球式液位變送器、磁性液位變送器、電動內浮球液位變送器以及電動浮筒液位變送器等幾種;而后者則主要包括超聲波液位變送器、雷達液位變送器等。實際工作中,多種液位傳感器均有不同的應用,相對而言,靜壓投入式液位變送器略常見,這是一種將靜壓轉變成為電信號的傳感測定方式,并且在產生對應的電信號后,還會進行溫度補償和線性修正,因此,結果相對比較可靠。
       
      在傳感器實際工作的過程中,無論何種傳感器,都是用敏感組件對被測量的對象進行感知,而后將信號送達轉換器件加工,形成可以測定的電路參量,并且進一步經由轉換電路形成對應的電量輸出,非常終由測量電路對這種電量進行測定形成數據。這樣的工作方式本身決定了傳感器的非線性特征,因此,必須利用軟件手段對其展開線性化并且輔以修正。
       
      4  結語
      油田聯合站的整體工作質量,直接關系到原油的第一級加工,更是與原油的質量和產量等諸多因素保持了密切的關系,因此不容忽視。在當前聯合站工作環境中,PLC 的存在已經成為重要支持之一,是實現自動化的重要保障,也是切實提升聯合站工作效率、優化整體工作環境水平的必然依賴。在實際工作中,必須對油田聯合站的工作細節保持警惕,才能有效發現相關不足之處,才能切實推進其發展。
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