天然气回收处理分离器自动排液控制分析

1、    天然气回收处理分离器自动排液控制分析    摘 要 本文通过分析某井天然气回收处理分离器电动阀三种不同的自动排液控制方式，通过对比人员素质要求、阀门寿命的长短、可实现的附加功能等，比较三种plc控制程序的优劣，为今后类似工程项目提供参考。关键词 电动阀;plc程序;优劣气井采出流体中含有油、气、水等成分，在天然气集输前需要对气液进行粗分离。使用两相分离器实现气液分离，通过阀门开关控制气液界面，需要避免采出水进入集气管道，同时也要需要避免天然气进入输水管道。1前期控制状况分离器投用初期，采用人工控制阀门开启度，定时巡检的方式运行。为防止气相进入输水

2、管道，常采用比较保守的开启度，分离器中的液位缓慢升高。工人根据经验确定阀门开启的圈数，在下一个巡检点之前，控制液位不能高于液位计上的最高液位。在实际运行过程中，由于巡检不及时、阀门开启圈数误差、井内产水速度不均匀等因素，常常造成分离器液位高过最高限，俗称“漫罐”;由于容器内压力不稳定，排水速度时快时慢，偶尔会造成分离器排空，造成天然气进入输水管道;在安全可靠性差的同时也造成人力资源浪费1。2应用plc程序控制状况后期随着电源的接入，公司采用plc程序控制，同时使用了三种不同的控制程序，现进行简要介绍。2.1 “上限开阀，排完关闭”的控制方式这种方式模拟人工观察分离器液位，在液位上升到设定高度时

3、，打开电动阀门使液体排出，液位下降;当液位下降到设定下限高度时，全部关闭阀门，随着井内不断产水，液位持续上升;液位升高到设定高度，重复开阀步骤程序说明：此种程序比较简单，一旦液位上升到达设定值，开启阀门;液位下降到指定高度，关闭阀门。运行曲线图如图1。此种控制方式的优势：由于设定的开阀液位与关阀液位是固定值，对应的分离器体积可通过计算得出，通过计数阀门开启的次数可以计量单位时间内的产液量，计量准确;由于阀门开关动作是间歇性执行，有利于执行电机的散热。此种控制方式的劣勢：由于阀门每次动作都是由全关到开，需要走完设定行程，阀门动作距离长，阀门所走的行程较长，如：设定阀开为12000，阀门关闭为55

4、30，在一个开关过程中，阀门需要行走的行程为：（12000-5530）x2=12940，每个循环为5分钟，即平均每分钟所走行程为：12940÷5=2588/分钟。2.2 “两级限位，上下调整”的控制方式这种控制方式是根据运行数据，设定一个大致合理的阀的开度，将液位维持在设定的高度上，一旦液位上升，超过设定高度，输出更大一级的开度，使液位下降到设定值;液位下降到设定值后，恢复原来的阀开度这样，阀门在两级开度之间动作，围绕设定液位值进行微调。程序说明：程序中“二液位”为设定维持液位，实际液位可能上升超过“二液位”，也可能下降低于“二液位”，程序分别就两种方式触发控制状态调整。为防止液位在

5、设定高度周围的微小波动造成阀门的反复调整，增加了延时定时器t37，当液位高于设定液位40秒后，才改变控制状态，程序输出更高一级阀门开度。运行曲线图如图2。此种控制方式的优势：首先，这种控制方式可以根据气井产水速度，将阀门维持在一定的开度下，保持产水与输水的平衡，减少阀门所走的行程，延长使用寿命;最后，这种控制方式可通过设置“第一级开度为全关”兼容前一种“上限开阀，排完关闭”的控制方式，达到计量目的。此种控制方式的劣势：对数据监控人员的要求较高，在产水量变化时做出阀门开度相应调整，否则会引起阀门在两个开度之间反复切换，反而降低使用寿命。2.3 “pid自动找平衡”的控制方式比例积分微分控制，简称

6、pid控制，是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，至今仍有90%左右的控制回路具有pid结构。程序说明：主要控制程序非常简单，将液位控制在总量程的35%，由输出模块根据不同的液位输出不同的控制值。此种控制方式的运行曲线图如图3。此种控制方式的优势：不需要人工干预，plc自动维持液位，安全可靠。此种控制方式的劣势：通过观察运行曲线，发现此项目中pid控制方式的输出不稳定，频繁调整阀门开度，对门阀寿命有不利影响2。3控制方式的优选“人工控制”方式不可选，只供特殊情况下临时选用。“上限开阀，排完关闭”的控制方式可实现产水量的计量，但阀门寿命短，可

7、被 “两级限位，上下调整”的控制方式兼容，故后者更优。“pid自动找平衡”的工作方式对参数的维护稳定可靠，但需要频繁对阀门发出动作指令，影响阀门寿命;在消除传感器阶跃误差、调整整定参数后可获得更好的应用。综上所述，目前已成熟使用“两级限位，上下调整”控制方式，增加了低液位保护、高液位保护、高液位报警等辅助程序保障分离器平稳运行，气体进入输水管道或排空，运行平稳，此种方式更优。在条件允许的情况下，可改进分离器实现pid控制。参考文献1 李权，戴丽娟，沈赟.关于输气站场过滤分离器常见问题分析及应对措施探讨j.化工管理，2019，（26）：146-147.2 蔚生军，米燕华，曹凯丽，等.天然气疏水阀排液效果优化j.石油化工应用，2018，37（3）：107-109.作者简介张长清（1969-），男，重庆长寿区人;学历：大学本科，工程师，现就职单位：川庆钻探工程有限公司重庆运输总公司，研究方向：机械工程。科学与信息化2019年34期科学与信息