高含硫天然气净化厂安全监控技术——以普光气田为例

四川盆地普光高含硫气田天然气净化厂年处理能力为120×108 m3,生产出的天然气为满足《天然气》(GB 17820—2012)一类气的优质商品天然气。如此大规模高压高含硫天然气净化过程,一旦泄漏或者工况失控,将会造成人员、设备以及环境的重特大危害。为此,针对此苛刻工况的安全控制技术难题,系统设计了多级安全仪表系统及各级联锁触发条件,优化了现场高危工段的液位、压力、流量等工艺控制点的监控、报警、联锁与动作方式,建立了一套稳定可靠的一体化安全联锁控制体系,关断有效率达100%;根据净化工艺过程HAZ0P分析与危害分级,合理地确定了泄漏监测布点方案,优化集成了有毒有害可燃气体泄漏监测、火灾报警、视频监控等多重安全系统,形成了净化过程的立体多元全方位监控与应急处置技术,泄漏监控率达100%,处置有效得当。该技术在普光气田天然气净化厂的应用,实现了高含硫高压天然气净化过程的安全、平稳、受控运行。     

新型油井三相分离计量装置

新型油井三相分离计量装置是大庆油田注聚合物提高采收率试验区所设计量站中的核心设备。主要是由三相计量设备（包括三相分离器，油、气、水计量仪表，油、水液位控制仪表，高低液位报警仪表，压力控制器等）和仪表盘（包括油、气、水二次计量仪表，压力、温度显示仪表，工况显示灯，可燃气体报警仪等）所组成。试验结果表明，井液经该装置分离后，油中含水可达到15％以下，水中含油可达到0．15％以下，油、气、水的计量准确度分别达到了±2．54％、±士1．06％和±1．88％，满足了注聚合物提高采收率试验的要求。装置采用可调水堰管控制油水界面，油、水计量采用间歇计量方式，能够适应试验区油井产量变化幅度大的要求；所采用的控制仪表适应性强、性能稳定、控制灵活，既保证了安全操作，又满足了自动计量的要求。     

隔爆智能液位报警及控制装置的研制

研制了隔爆智能液位报警及控制装置。可为石油钻井、采油及炼化企业解决在爆炸性、有毒有害气体危险环境下的液面位置监测、报警及自动化控制问题,提高生产效率。     

基于S7—400的冗余自动化控制系统在装车站中的应用

本文介绍了基于S7—400的冗余可编程控制器（PLC）在装车站自动化控制系统中的应用。通过建立南、北站的PLC控制系统,实现了各自站内的温度、压力、流量、液位、消防控制等仪表信号的采集、显示、报警、联锁、控制等功能,系统的电源、控制器、网络交换机和计算机都相互冗余并自动切换,达到了油田逐步弱化南站功能、集中北站控制的运行思路要求。新的控制系统使装车站的储运控制更加安全、可靠,实现了对现场设备的集中控制和信息资源共享,促进了装车站过程控制和信息管理的现代化。     

制氢装置中典型的控制和联锁方案及应用

根据某石化厂制氢装置的实际应用,介绍了制氢装置的控制策略,重点论述了原料气压力控制及往复压缩机的气量无极调节系统,装置负荷及水碳比控制方案,并介绍了转化炉出口温度控制,中变气换热流程中换热器出口温度控制,变压吸附程序控制,制氢装置联锁保护方案等,合理的控制方案和联锁功能,可以提高装置运行的经济性和管理水平。     

油库自动化系统雷击事故分析与解决方案的应用

就某油库发生的一起自动化系统遭受雷击事故的案例,对其总配电室PLC控制柜控制模块、付油区设备和罐区可燃气体探头、摄像头,以及总控室内设备受损情况进行了原因分析,尤其对总控室的防雷,从线路传导的过电压和地电位的反击两方面作了详细分析,阐述了防护措施。特别针对油库自动化手段不断升级、可编程控制器PLC控制紧急切断系统、液位自动检测系统、微机付油、汽油油气回收系统、视频监控系统、可燃气体自动报警系统等的应用越来越普遍的情况,一旦遭受雷击,不但设备损失严重、威胁油库安全,甚至影响成品油市场的供给,分别提出了相应的防雷方案,并按照方案对该油库进行了整改,取得了良好效果。对其他油库自动化系统防雷工作具有示范意义。     

先进控制在常减压蒸馏装置的实施

介绍了中国石油化工股份有限公司洛阳分公司在2006年对常减压蒸馏装置实施先进控制的情况.该先进控制采用了美国ASPEN公司的DMCplus先进控制软件,结合生产装置实际情况,设置了三个DMCplus控制器,分别控制初馏塔、常压炉、常压塔.通过先进控制系统的实施,实现了稳定生产:常压炉操作平稳,温度偏差控制在±2 ℃;加热炉热效率提高0.2个百分点;初馏塔塔底液位平稳,保持在40%～60%;质量控制水平明显提高,尤其是柴油95%点的控制.     

柱状气液分离器分离效果的数值模拟分析

为了降低海管输送压力,减轻FPSO终端生产水处理负担,在采油平台新增一套油气水处理流程,流程中的气液分离器采用GLCC+立式分离器的设计。为探究处理量及液位控制等因素对其分离效果的影响,建立了新增系统中气液分离器的三维模型。借助ANSYS FLUENT的Mixture多相流模型对分离器内流场进行数值模拟,分析了在不同处理量工况下和液位控制对分离效率的影响。研究结果表明:将分离器液位控制在80～100 cm,可以保证在平台采取各种增产措施的处理量工况下,液相出口的含气体积分数在2%以下,避免对下游油水分离设备产生影响,同时,气相出口携液体积分数控制在5%左右,含油体积分数在0. 5%以下;分离器气相出口气体的洁净度未达到气浮选装置气源气的要求。研究结果可为海上采油平台油气水处理设备的选型、设计及工作参数的优化提供参考。     

气测录井仪抽气系统的改进及应用

录井过程中气测仪的样品气抽气系统有时会出现抽吸钻井液的情况。针对困扰气测录井的这一难题,在分析气测仪抽气系统抽吸钻井液原因的基础上,围绕样品气抽吸系统压力的变化,提出了抽气系统改进的两种方法,一是使用气体压力传感器对样品气进行压力监测与报警;二是使用气体压力开关对抽气泵进行控制。现场试验结果表明,两者结合使用可有效避免抽气系统抽吸钻井液的情况,确保气测录井作业安全、有效进行。     

地面防喷器控制装置的司钻控制系统改造

针对FKQ280-3型地面防喷器控制装置的司钻控制系统无报警功能,不能满足石油行业相关标准要求的问题,对其进行了升级改造。采用SIEMENS S7-200CN系列PLC控制器、EM227 Profibus-DP扩展模块和Profibus-DP总线网络通讯协议,使信号通过PLC控制位于地面防喷器控制装置上的三位四通电磁阀(气控阀)进行换向,让压缩空气进入对应控制回路的控制气缸,从而达到控制三位四通转阀换向的目的;系统还通过PLC控制技术实现对储能器压力过低、空气压力过低和油箱液位过低等极限状态下的声、光报警功能。现场应用结果表明,改造后的系统安全可靠,工作稳定,操作便捷。     

某引进新型硫磺回收及串级SCOT尾气处理装置的设计与试运

介绍了某厂引进的Comprimo公司 2 0kt/a硫磺回收及串级SCOT尾气处理的设计特点及试生产情况。该装置采用串级SCOT新工艺 ,气抽子代替开工循环风机 ,空冷代替排汽筒新鲜水直接冷却 ;采用先进的LDDuiker酸性气燃烧器 ;燃烧炉采用热壁 ,反应器采用半管分布器。仪表的改进包括采用ESD自保逻辑联锁系统 ,余热锅炉液位采用“三参数”控制方案。装置采用框架式立体布置代替水平式布置 ,已成功地进行了试生产     

仪表间通风控制系统的改进

炼油厂各生产装置分析仪表间内,均安装了在线分析仪表。分析仪表的作用是在线测量易燃易爆介质、有毒有害气体（如一氧化碳;硫化氢等）的浓度。原设计分析仪表间为砖混结构,分析间内通风控制系统为手动状态,存在一定的安全隐患。这种状况严重威胁仪表操作人员人身安全和工艺装置安全。为此，设计一套通风自动控制系统，由小型逻辑控制模块（以下简称LOGO!）为核心的联锁控制器的控制单元，实现风机自动／手动起停；循环定时起停；气体报警器浓度控制风机起停。完善分析仪表间内通风自动控制系统。提高通风自动控制系统安全可靠性。     

燃料气管网自动监控系统研究与开发

针对炼油厂火炬及长明灯长年燃烧这一浪费能源的典型问题 ,以加工能力为 5 .0Mt/a的炼油厂为例 ,详细分析了现有燃料气系统及管理方法上的缺陷和存在的问题。研制开发了一套以燃料气生产系统为中心 ,包括燃料气用户在内的自动控制及在线监测系统。本监控系统采用上下微机 (PC +PLC)结构 ,闭环控制。全系统由三个子系统组成 :①燃料气管网工作状态监测子系统 ;②高压管网稳压控制子系统 ;③火炬点火控制与监视子系统。该系统具有燃料气压力自动控制、管网工作状态监测、工艺参数打印报表、历史数据管理、火炬自动 /手动点火及监视、点火报警等多种功能     

加热炉配套自动燃烧器的研究

针对油气田在用加热炉烟火管细长的结构特点、被加热介质组分和流量波动大的运行工况,以及燃料气组分存在差异的实际生产情况,采用数值仿真方法设计燃烧器喷嘴结构,通过介质温度监测来调节加热炉输出功率,采用可编程控制器和现场实测设置各负荷段比例系数相结合的方式在全负荷范围内控制空气与燃气比率,实现了加热炉自动点火、自动熄火保护、高低液位报警、空气与燃气的全程自动比例调节和温度控制等功能。现场应用表明,燃烧器燃烧效率高、运行安全可靠、操作方便,并实现了空气/燃料比例调节的自动控制,在70%~110%负荷率下空气系数可控制在1.05~1.20,具有较好的推广前景。     

催化重整重沸炉控制方案的研究与设计

以催化重整装置的重沸炉为研究对象,设计了一套完整的控制方案。在研究重沸炉燃料气传统控制的基础上,针对其存在的问题,引入偏心孔板和燃料气密度分析仪,以孔板测量物料汽化量带来的差压变化,设计了采用汽化率串级控制燃料气质量流量的方案,并探讨了偏心孔板的选型计算及安装注意事项,给出了偏心孔板的选型参数:孔径比按0.7选取,偏心度按管道半径与孔板孔半径之差选取,设计了改进型燃料气控制的DCS组态原则;考虑到炉子的安全稳定运行、热效率提高和减少污染气体排放等指标,结合催化重整的工程实际,设计了炉膛的压力和烟气氧含量控制,给出了控制目标:保证炉膛压力的最大值为-25 Pa,氧体积分数的最小值控制在2.5%。     

汉化PC总线过程控制组态软件包在太北三号中转站的应用

汉化控制组态（简称Control－EG）软件包是在PC机上运行，具有监测、控制和管理功能，是完全由菜单驱动，功能组态，全中文方式下用户不用自编程序的通用软件，具有广泛的兼容性，操作也十分方便。大庆油田太北三号中转站微机监控系统可监测温度、压力、液位、密度、流量等29个模拟信号和调节4个温度控制回路，以及完成过程参数累计报表显示、打印，棒图、趋势图和工艺流程实时中文动态显示图等项任务。PC总线工控机最小系统设计通道数180个，以1#加热炉为例给出了各类通道的配置设定，数据计算处理设定；在图形组态过程中，图形显示采用了双显技术。太三中转站的3台脱水器、3台“二合一”加热炉和1台水套炉及其相应指示仪表的运行情况，由一幅满屏动态工艺流程图可清晰地显示出来，并可打印出报表。     

LC型天然气三相测试分离器结构的改进

针对LC—Ⅰ型天然气三相测试分离器存在的不足,对其关键部件做了10余项技术改进。在此基础上,新推出LC—Ⅱ型三相测试分离器,主要有水套炉盘管结构、分离器分离效果、油水界面控制、油水计量仪表、水套炉温度控制、计算机测控系统等6个方面的技术改进,还增设了安全报警系统,使设备的操作安全性得到保障。与LC—Ⅰ型分离器相比,LC—Ⅱ型天然气三相测试分离器总体性能得到很大提高和完善,可独立承担长庆气田气井试井求产和单井试采的全部工作量,完全替代进口产品,取得良好的经济效益和社会效益。     

大庆油田油井远程实时监控系统

针对大庆油田油井所在地偏离市区,环境、交通、通信等方面相对较为落后,为此设计了一套油井远程实时监控系统。该系统主要由井口控制器、防火墙、CDMA/GPRS、传感器、实时数据库、应用服务器以及Web服务器等构成。通过对现场抽油机生产参数（载荷、液位、温度、压力等）以及设备运行状态进行远程实时监控,监控中心可对数据进行记录、分析与处理,制作各种报表和示功图,及时下达控制指令控制远程井场运行状况,维护井场的正常运行。本系统能够对井场范围内的情况进行实时监控,遇到异常情况及时启动报警机制,及时了解井场运行状况,有效地避免井场被盗现象。     

综合检漏技术在塔指小区燃气管道上的应用

如何对燃气泄漏进行有效的监测、快速准确确定漏点位置,对预防和控制泄漏事故至关重要:现有的泄漏检测方法大体可分为直接检测气漏的直接检测法和以检测因泄漏而引起的流量、压力、声音等物理参数发生变化的间接检测法,为了提高气体管道泄漏检测的准确性和可靠性,应将各种泄漏检测方法有机结合,综合运用先进的设备以及使用虚拟仪器技术等多种检漏手段来准确查找漏点.应用综合检漏技术对塔指小区地面及地下天然气管网泄漏进行了检测,效果较好,报警定位误差小于100 m,准确查找出多处管线漏点,大大提高了泄漏检测及定位成功率.     

油井自动加药系统的设计开发

针对油井人工加药存在对加药量无法准确控制、劳动强度大、小产量油井成本相对偏高及无法实现多点协调监控的问题,设计开发了油井自动加药系统。该系统采用西门子S7-200的PLC控制模块,根据加药流量的反馈值来控制阀门开合度,自动进行PID调节,控制加药量,达到自动控制目的;自动加药系统运行后,可在SCADA系统中对其各项参数进行实时监视和控制,了解设备的运行状况及数据变化情况,在上位机中实现对工作现场的数据采集、设备控制、参数调节以及信号报警;由PLC模块组成的下位机与上位机进行通信,实时显示控制系统的流量和液位。仿真及应用结果表明,油井自动加药系统实现了加药量的精确控制,控制精度符合现场作业要求,具有数据存储量大、查询方便以及曲线报表随时输出等特点,完全满足油井作业要求。