橇装增压集成装置

数字化橇装增压集成装置,长庆油田培训中心2010年4月,撬装增压装置是将油气分离、缓冲、加热、增压等功能组合在一个撬装板上的装置。该装置由分离缓冲空间、水套加热空间、两台油气混输螺杆泵、二个电动换向三通阀、一个调节阀和相应的管路、阀门等组成。装置装配了远程终端控制系统，实现实时数据采集、流程实时监控,故障自动报警,智能控制等数字化管理功能，达到了智能化和一键式操作。,一、撬装增压装置概述,、加热装置采用常压水套加热装置，相当于水套加热炉的功能，即通过火管使燃料燃烧把热能传递给水套炉中的水，通过水再加热走油盘管中的原油，使原油粘度降低，从而改善原油的流动性，减少流动阻力。主要技术参数：额定热负荷200kW，加热介质温度7095，热效率88%。,二、撬装增压装置结构及功能,2、分离缓冲装置分离缓冲部分相当于一个缓冲罐，作用主要是将油气分离，分离出的气体经气液分离器进一步除油后由出气管线一部分供加热部分燃烧外，剩余气体全部油气混输至下一级站。液体进入缓冲空间。缓冲部分有足够的容积使油水在其中停留一定时间，既保证了液面的平稳，又保证了供给外输泵以足够的液量。主要技术参数：最高工作压力0.4MPa，设计压力0.6MPa，设计温度50，缓冲部分容积8m3。,3、单螺杆油气混输泵装置采用两台单螺杆油气混输泵为输出动力，是以一主一辅运行方式为增压输出流程设计的。,二、撬装增压装置结构及功能,3、单螺杆油气混输泵单螺杆泵是一种内啮合偏心回转的容积泵，泵的主要构件：一根单头螺旋的转子和一个通常用弹性材料制造的具有双关螺旋的定子，当转子在定子腔内绕定子的轴线作行星回转时，转定子之间形成的密闭腕就沿转子螺线产生位移；因此就将介质连续地，均速地、而且容积恒定地从吸入口送到压出端。主要技术参数：流量30m3/h，排出压力2.4MPa，转速293r/min。,二、撬装增压装置结构及功能,控制阀1、控制阀3是电动换向三通阀，为实现一键式切换主辅泵使用。两台泵一对一采用了两台变频器，具备远程软启动和调频功能。,4、控制阀,控制阀门电动装置，具有高效率、低声级、体积小、使用寿命长等特点。可现场操作，也可远距离控制，可满足工业自动化控制管路各种要求。电机-采用SPG鼠笼式电机，输出扭距大，并且内置热保护开关，进行温度控制，可防止损坏电机。能够旋转90度，调节排油量。手动结构-不通电时，扳动离合器手柄可进行手动操作。通电时，离合器自动复位。位置指示器-指示器安装在中心轴上，可以观察阀门位置。,QT系列防爆型产品防爆等级为dBT4。防护等级为IP67。在装置上控制阀1和控制阀3是换向阀。,如图所示为阀实物图,控制阀2就是有开度调节功能的控制阀，输入420mA可对应090开度角度。通过调节阀2的开度来平稳缓冲区的液位。,5、调节阀,控制流程是以缓冲区的液位为调控依据，先设定旁通开度调节阀（阀2）进缓冲区的开度，监测罐内液位，当液位上升（或下降）则通过变频器调节外排泵转速；当调节泵速至最大（或最小）时，液位仍然不能平稳时，再调节阀2的开度；在升降一台泵时，对另一台泵随之反调节，确保总输出与总来油的平衡关系。,5、调节阀,为保证分离出的气体满足燃烧器使用，系统还监测分离缓冲区压力，当缓冲压力低至0时，说明气体较少，自动调节阀2开度增大分流量同时增大排量；在该装置控制上采用了PLC闭环控制和外部计算机指令控制相互作用，即使控制计算机死机或通信失败，装置上的PLC仍会自动控制运行。,5、调节阀,6.数字化撬装增压装置的基础参数,7.撬装增压装置特点,1)功能高度集成,满足多种工艺流程要求,运用性强;2)结构撬装,便于标准化建设,可有效缩短建设周期,提高建设质量;3)通过所配RTU系统实现远程终端控制,满足油田数字化管理要求;4)通过推广应用新技术新产品,实现清洁操作,美化站场环境;5)通过采用高频翅片管,高效节能燃烧器等,实现伴生气就地利用节约能源,减少排放,降低能耗.,站控计算机既控制站控设备，还运行油井系统检测，系统实现了井站一体化操作，对站、井、视频等同界面操控。系统全属性WEB发布实现远程操控。,三、远程控制系统配置及功能,、橇装增压集成装置仪表规格1)压力变送器铝壳密封不锈钢结构，体积小，高灵敏度，测量范围0-4MPa，对应4-20mA，两线制，防爆。2)温度变送器-20-100，对应4-20mA，两线制，防爆。3)液位变送器测量管中心距0-110cm,对应4-20mA,两线制，DN25、PN1.6，防爆。带伴热保温。,、橇装增压集成装置仪表规格4)指针式压力表0-4MPa，和0-2.5MPa。5)双金属温度表量程0-100。6)可燃气体报警预设报警值25ppm，防爆。,2、动力配电柜部分1）动力配电动力配电如图所示，内含一个漏电保护器，两个热保护器，两个接触器。当闭合所有开关，配电柜面扳指示灯红灯亮，表示电路正常工作，一旦出现短路或者漏电状况，漏电保护器会自动断开，起到保护作用。,）动力配电柜材料表,、变频器本系统采用SIMENSMICROMASTER430系列变频器，框架尺寸为E，额定输出功率30kW。如图所示。,变频器接线图如图所示，变频器1和变频器2都装在动力配电柜中，三相电通过保护器后接接触器，再接热保护器，再接变频器1和2，最后变频器输出接电动机。,变频器控制端子如图：详见下表,变频器控制端子表,变频器控制面板如图所示,变频器控制面板按钮功能表,1）手动控制变频器动力配电柜所有开关闭合后，控制面板红灯亮，表示配电柜工作正常，按下绿灯启动变频器，变频器处于待机模式。变频器控制面板如图所示，按下键，改自动控制为手动控制，再按下键，设置P0700=2，再按下键，手动启动电动机。,2）软件启动一切准备工作准备就绪后，打开工控机，启动控制软件，通电正常后，按下变频器键，更改模式为自动控制，通过软件方式进行调节控制。,4、控制部分）PLC数据采集及控制本系统采用SIEMENSS7-200CN系列PLC，如图所示。,2）工控机工控机简称PCI，本系统工控机采用研信通科技公司生产的8.4寸LCD4U一体化工控机，型号AWS-4U-084，如图所示。,主要特点：1）采用符合“EIA”电子工业协会标准的全钢化工业机箱，增强了抗电磁干扰能力。2）采用总线结构和模块化设计技术。CPU及各功能模块皆使用插板式结构，并带有压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力。3）机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘。4）配有高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护。5）电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入。,主要特点：6）机箱面板装有微型液晶显示器，清晰度高，便于操作。7）可视需要选配I/O模板。8）设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位。9）开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。10）可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行。,3）UPS本系统UPS采用APC公司生产的SMART-UPS2200UX，如图所示。内含4块12V电池，装在控制柜中，和工控机、PLC相连，电源正常时，处于充电状态，一旦出现断路或者掉电，UPS开始工作，输出220V给PLC和工控机供电，防止断电引起的数据丢失。,1、程序界面本系统界面由三部分组成：工具栏、报警栏和中间的动态界面。其中菜单栏和报警栏在程序运行期间一直显示，中间的动态界面则根据点击工具栏的不同选项而实时切换。,四、软件系统及远程操控部分,如果有报警信息，报警栏将闪烁并发出报警声，如下图：点击提示报警信息就会进入报警管理界面，可以查看详细报警内容。,2、登录界面登录界面中的用户名为程序自动加载，登录时只需要填写相应密码，用户也可以自行输入用户名和密码，但是输入的用户名必须是程序中已经注册的用户。,3、主画面主画面的功能主要是自动流程的起停、实时显示数据、视频图像及调用油井程序。,）启动系统：点击后默认将执行流程1（1号泵为主泵），如果控制阀1和控制阀3不在流程1的方向，程序将转动电动阀至流程1方向，阀门到位后混输泵启动。程序运行期间控制阀2开度及辅泵转速将根据缓冲罐液位自动调节。“事件管理”中将记录用户操作。）停止系统：点击后提示如下：,点击“是”混输泵将停止工作，“事件管理”中将记录用户操作。）实时显示数据：主要显示来油压力、来油温度、缓冲区压力、缓冲区液位、投产作业箱液位、外输压力、外输温度及混输泵转速，如果数据超出报警限将闪烁，同时数据显示为红色。,）调用油井程序：点击图标将调用油井监控程序。）设备参数：在主画面中点击控制阀1、控制阀2、控制阀3、混输泵1、配电柜、投产作业箱将显示设备的当前参数，如下图：,）视频图像：显示井场视频图像。,4、流程管理流程管理主要是显示当前流程、自动流程的切换、实时曲线、设备参数。,）当前流程：如果启动流程后显示如下图,）自动流程的切换：自动流程有两种，一是1号泵为主泵，2号泵为辅泵；二是2号泵为主泵，1号泵为辅泵。a）、流程1：点击弹出如下提示框：,点击“是”开始切换流程，点击“否”不切换流程：流程切换时间为30秒，时间到后提示如下：,同时在事件管理中将记录用户操作。b）、流程2：操作和流程1操作一样。,）实时曲线：用曲线动态显示出油温度、出油压力、进油温度及出油压力的数据变化范围。,）设备参数：显示设备的运行参数及状态。,5、报表管理主要是查询历史数据、导出Excel表格及打印。,1）查询：点击“查询”按钮弹出时间参数设置对话框，在对话框中选择需要查询的开始时间、时间长度和时间间隔后，点击“确定”按钮后就可以查询出所选时间段内的数据，例如要查询2009年5月11日14点20以后10小时内的数据，数据间隔为1分钟，设置如下图：,2）导出Excel表：点击“导出Excel表”按钮弹出输出Excel文件对话框，在“目标文件名”后的文本框中输入需要保存的路径和文件名，或者点击文本框后的，在弹出的对话框中选择路径及输入文件名，然后点击“开始转换”就会将数据转换为Excel表格（如下图）。,3）打印点击打印按钮弹出如下界面：,6、报警管理主要是显示当前报警的详细参数、查询历史报警数据和打印，黄色表示低级报警，红色表示高级报警，绿色表示紧急报警。,1)当前报警信息：如果有数据超出安全范围，将会在报警管理中记录（如下图）。,如果要确认报警就选中该报警信息，然后点击或，或者在该报警信息中的确认列中双击（如下图）。,2)查询历史报警：在中选择，如果在中选择则显示系统当天所有报警信息，点击可以查询前一天或后一天的报警信息，如果选择“报警查询”则弹出历史查询设置对话框（如下图）。,在历史查询设置中选择开始时间、结束时间和过滤条件后点击“确定”按钮就会查询出所有符合查询条件的报警信息。,3)打印,7、设置设置界面主要是设置采集数据的报警限、程序运行所需参数及用户的添加修改。,1)参数设置：进入窗体时自动加载上次设置的参数，用户可以自行修改参数。2)用户管理：添加修改用户信息时只能添加或修改比自己权限低的用户，删除用户只能由管理员操作。修改口令只能修改当前用户的口令。,8、事件管理事件管理是记录查询系统及用户的一些重要操作，以备日后查阅。,1)实时事件：记录程序正在运行时用户的操作。,2)事件查询：选择事件查询，点击“查询”按钮，输入查询日期、关键字就可以了，操作如下图：,3)打印：可以将事件打印。,9、手动流程手动流程是用户使用手动和电动相结合的方式来切换自动流程以外的一些流程。手动流程中各个阀门的开或关都是在正常生产流程中阀门方向的状态下进行相应的开或关。如果需要从手动流程切换到自动流程请将各个阀门恢复到正常生产流程下各阀门的状态。,1)原油加热不增压外输流程：首先需要将控制阀2全部指向缓冲方向，控制阀2到位后人工关闭阀5、打开阀4。点击“开始”按钮后控制阀2将全部指向缓冲方向。,2)投产作业箱来油增压外输流程：首先人工打开阀13，然后输入变频器频率，点击“启动泵1”启动混输泵1，点击“停止泵1”停止混输泵1。,3)投产作业箱流程：首先人工打开阀7、阀10，然后人工关闭阀1、阀12，在该流程中的所有操作均为人工操作。点击“确定”按钮将记录用户当前所执行的流程。,4)水泥车流程：首先人工打开阀8、阀11，然后人工关闭阀12，在该流程中的所有操作均为人工操作。点击“确定”按钮将记录用户当前所执行的流程。,5)站内吹扫流程：首先人工关闭阀1，然后人工打开阀7、阀10，在该流程中的所有操作均为人工操作。点击“确定”按钮将记录用户当前所执行的流程。,6)燃烧系统检修：人工关闭阀1，来油不加热通过阀7、阀10进入投产作业箱。在该流程中的所有操作均为人工操作。点击“确定”按钮将记录用户当前所执行的流程。,7)混输泵1检修：首先点击“开始”按钮将控制阀1和控制阀3均指向混输泵2，控制阀1和控制阀3到位后输入变频器频率，点击“启动泵2”启动混输泵2，然后人工关闭阀3。点击“停止泵2”混输泵2将停止工作。在该流程运行期间如果需要改变混输泵2转速，在文本框中输入频率后点击“确定”按钮即可。,8)混输泵2检修：首先点击“开始”按钮将控制阀1和控制阀3均指向混输泵1，控制阀1和控制阀3到位后输入变频器频率，点击“启动泵1”启动混输泵2，然后人工关闭阀9。点击“停止泵1”混输泵1将停止工作。在该流程运行期间如果需要改变混输泵1转速，在文本框中输入频率后点击“确定”按钮即可。,9)混输泵1、2同时检修：首先需要将控制阀2全部指向缓冲方向，控制阀2到位后人工打开阀14，关闭阀3、阀9、阀12。点击“开始”按钮后控制阀2将全部指向缓冲方向。,10、交接班主要是记录用户交接班,用户选择用户名后输入密码，点击“确定”按钮即可完成交接班，在“事件管理”中将记录用户交接班。,11、关闭监控软件关闭监控软件至少需要工程师以上级别，同时“事件管理”中将记录。,五、故障分析,1、配电柜故障分析,配电柜提供三相交流电用于启动变频器输出控制电动机动作，正常工作状态下，闭合漏电保护器，电路导通，控制面板上接触式开关红灯亮，按下绿色接触式开关，绿灯亮，变频器进入待机状态，表明配电柜工作正常，一旦出现短路，漏电状况，闭合漏电保护器的瞬间，保护器会自动断开，起到保护作用。如果闭合后接触式开关红灯不亮，则可能出现断路情况，使用者应该根据说明书第二部分配电柜的接线图，利用万用表，逐步检测，判断故障原因。,2、变频器故障分析,利用状态显示板(SDP)排障,利用基本操作面板(BOP-2)排障发生故障时，变频器断电，并在显示屏上出现一个故障码。为使故障码复位，可以采用以下3种方法中的一种：方法一：使变频器断电，再重新通电。方法二：按压BOP-2上的Fn键方法三：通过数字量输入3(缺省设置),故障信息按其故障码序号(如F0003=3)存储在参数r0947中，相关的故障值可在参数r0949中查到。如果某个故障没有故障值，则输入值为0。而且可以读出故障出现的时间(r0948)和存储在参数r0947中的故障信息数量(P0952)。,解除消除故障并用下列方法复位故障存储器切断传动变频器电源然后再合闸按压BOP-2上的Fn键用P2103，P2104确认故障P0952(清空故障存储器),（1）、F0001Overcurrent过电流STOPII,原因输出短路接地故障电动机太大(电动机额定功率P0307大大超过变频器额定功率r0206)最后阶段(终结阶段)出现故障,诊断和应采取的措施请检查以下各项：电缆长度是否在极限值之内？电动机电缆或电动机是否有短路或接地？电动机的参数是否同正在使用的电动机一致？电动机有否过载或失步(转子堵转)？增大加速时间减小增益,（2）、F0002Overvoltage过电压STOPII,解除参看F0001原因直流中间回路电压(r0026)大于过电压阈值(参看参数r0026)接地故障,（2）、F0002Overvoltage过电压STOPII,诊断和应采取的措施电源电压是否在允许范围内？直流中间回路的直流电流监控是否已使能(P1240)和已正确参数设置？拉长减速斜坡(斜坡下降时间P1121，P1135)消除接地故障是否所要求的制动功率是在允许极限内？,说明一个较大的转动惯量需要较长的减速时间；如需要，使用一个制动电阻。过电压的起因可能是电源电压太高或电动机正处于发电运行(再生方式)。如果电动机减速太快或一个激活的负载去驱动电动机，则电动机可能处于发电状态,（3）、F0003Undervoltage欠电压,解除参看F0001原因电源电压故障冲击负载已在允许极限之外。诊断和应采取的措施请检查以下各项：电源电压是否在允许范围内？是否电源电压偶尔出现故障与电压瞬时跌落(电压下降)？,（4）、F0004Inverterovertemperature变频器过热,解除参看F0001原因不充分的冷却环境温度太高诊断和应采取的措施请检查以下各项：是否脉冲频率P1800设定为工厂设定值？如需要，复位P1800。环境温度是否在允许限值范围内？减小负载和/或确保充分冷却？变频器运行时，风扇转动吗？,（5）、F0011Motorovertemperature电动机过热,解除参看F0001原因电动机过载诊断和应采取的措施请检查以下各项：负载周期正确吗？额定/正常电动机过热参数设置正确吗(P0626P0628)？对电动机温度来说(P0604)，报警阈值正确吗？,（6）、F0012Noinvertertemperaturesignal没有变频器温度信号,解除参看F0001原因变频器温度传感器(散热器)断线诊断和应采取的措施更换变频器,（7）、F0015Nomotortemperaturesignal没有电动机温度信号STOPII,解除参看F0001原因电动机温度传感器短路或开路如果确定信号已丢失，则温度监控可以切换至基于电动机热模型的监控上。,（8）、F0020Linesupplyphasemissing电源缺相STOPII,解除参看F0001原因如果三相输入电源的一相丢失，则输出一个故障，脉冲仍使能，负载仍存在。诊断和应采取的措施请检查下面：电源已接好吗？,（9）、F0021Groundfault接地故障STOPII,解除参看F0001原因如果相电流的合成电流大于变频器额定电流的5%，则发出故障信号。说明这个故障仅出现在有3个电流传感器的变频器(规格DF，GX，FX)诊断和应采取的措施检查以下各项：在电动机端子盒上的电缆是否正确连接？电动机电缆是否正确接到变频器上？,3、PLC故障分析,1)主机系统PLC主机系统最容易发生故障的地方一般在电源系统和通讯网络系统，电源在连续工作、散热中，电压和电流的波动冲击是不可避免的。通讯及网络受外部干扰的可能性大，外部环境是造成通讯外部设备故障的最大因素之一。系统总线的损坏主要由于现在PLC多为插件结构，长期使用插拔模块会造成局部印刷板或底板、接插件接口等处的总线损坏，在空气温度变化、湿度变化的影响下，总线的塑料老化、印刷线路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。,2)PLC的IO端口PLC最大的薄弱环节在IO端口。PLC的技术优势在于其IO端口，在主机系统的技术水平相差无几的情况下，IO模块是体现PLC性能的关键部件，因此它也是PLC损坏中的突出环节。要减少IO模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响，首先要按照其使用的要求进行使用，不可随意减少其外部保护设备，其次分析主要的干扰因素，对主要干扰源要进行隔离或处理。,4、工控机故障分析,工控机一般故障及检修：1.打开计算机电源而计算机没有反应：(1)查看电源插座是否有电并与计算机正常连接；(2)检查计算机电源是否能正常工作（开机后电源风扇是否转动），显示器是否与主机连接正常；(3)打开机箱盖查看电源是否与计算机底板或主板连接正常，底板与主板接插处是否松动，开机底板或主板是否上电，ATX电源是否接线有误；(4)拔掉内存条开机是否报警；(5)更换CPU或主板。,2.加电后底板上的电源指示灯，亮一下就灭了，无法加电首先看是否机箱内有螺丝等异物，导致短路。其次察看有关电源线是否接反，导致对地短路。再次利用替换法，更换电源、主板、底板等设备。3.工控机加电后，电源工作正常，主板没有任何反映首先去掉外围的插卡及所连的设备，看能否启动？如果不能，可去掉内存，看是否报警？然后检查CPU的工作，是否正常？最后替换主板，检查主板是否正常,4.开机后听见主板自检声但显示器上没有任何显示：(1)检查显示器是否与主机连接正常；(2)另外插一块显示卡查看是否能正常显示；(3)清除CMOS（可能设置有错误）或者更换BIOS；(4)更换CPU板（主板集成显卡）或显示器。,5.开机后报警显示器上没有任何显示：(1)打开机箱盖查看内存条是否安装或者松动；(2)拔掉内存条开机后报警声是否相同；(3)清除COMS（可能设置有错误）或者更换BIOS；(4)更换显示卡或外插一块显示卡（主板集成显卡）。(5)一般长音为内存条的故障；连续短音分为两种：一种是显卡报警另一种是BIOS报警；能进入系统但有间隔的短音，在主板BIOS下有一项CPU温度报警设置，当CPU温度到达设置时主板会发出有间隔的短音报警。,6.开机报警听报警的声音分析故障如下：1短声-系统正常启动2短声-常规错误1长声1短声-RAM或主板出错1长声2短声-显示器或显卡错误1长声3短声-键盘控制器错误1长声9短声-BIOS损坏不间断长鸣-内存条未插紧或内存损坏重复短鸣-电源损坏,5、UPS故障分析,UPS常出现的故障问题及原因：1).UPS电源切换启动频繁其主要原因如下：(1)交流220V市电电网干扰过强或者电压波动范围过大；(2)自动稳压控制和市电供电与逆变器供电的转换工作点调整不当。,2).UPS电源只能工作在逆变器供电状态，不能转换到市电供电状态,由于UPS可以工作在逆变器供电状态，说明逆变器有关工作电路正常，故障出在与市电供电有关的控制线路，其主要原因如下：(1)交流市电220V输入保险丝熔断，这可能是输出回路短路或过载；市电输入端火线与零线接线错误；交流市电出现过大的浪涌电流等原因造成；,2).UPS电源只能工作在逆变器供电状态，不能转换到市电供电状态,(2)控制供电转换电压工作点微调电位器调整不当，导致转换电压偏高；(3)主变压器次级反馈绕组开路，造成无交流反馈电压信号输入；(4)交流稳压控制线路出现故障，造成在特定电压范围内UPS无输出。,3).UPS源只能工作在市电供电状态下，不能转换到逆变器供电状态,市电供电工作正常，说明市电输压和抗干扰控制线路正常，故障出在与逆变器供电有关的线路，其原因有以下几种：(1)若逆变器工作指示灯停止闪烁，处于长亮状态，并且UPS电源没有输出，则可能是每节12V蓄电池端电压低于终了电压10.5V，从而引起自动保护。此外，可能是逆变器末级推挽驱动晶体管损坏或是脉宽调制组件无驱动振荡脉冲输出。,3).UPS源只能工作在市电供电状态下，不能转换到逆变器供电状态,(2)若逆变器工作指示灯熄灭，电源没有输出，可能是蓄电池组30A保险丝熔断，或是逆变器末级推挽驱动晶体管被烧毁而导致蓄电池组短路。此时，一般蓄电池电压都很低，有时甚至为零。具体原因是：内部辅助电源回路故障；推挽式末级驱动电路中两臂输出出现严重不平衡；过流保护线路失效；脉宽调制组件损坏；末级驱动晶体管基级线路中的保护二极管被损坏等五种情况造成。,4).逆变器工作指示灯正常，电源没有输出,可能原因是脉宽调制器件工作点失调或损坏；主电源变压器短路或层间击穿(可能性极小)；末级推挽驱动晶体管电路两臂严重不平衡；转换控制电路损坏等。,5).UPS不间断电源处于逆变器供电时，后备工作时间达不到额定满负荷供电时间,其原因有以下几种：(1)蓄电池过度放电，使端电压接近于规定的终了电压。一般情况下，每节12V蓄电池端电