浅析油田热注锅炉上自动控制系统的应用
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摘 要：当前我国的采油工艺日新月异，其中热注锅炉的采油方法应用十分广泛，引用先进的自动化技术后，大大提高了提高稠油开采的自动化程度以及工艺操作的安全性。对企业的发展前景有着深远的影响。
关键词：热注锅炉 自动控制系统
对于稠油这种粘度较大、胶质以及沥青含量较高的原油资源，需要配备先进技术的开采设备。现阶段通常是以热注锅炉的形式进行稠油开采，即以高压、高温的蒸汽为主要热源，依靠给油层注入湿饱和蒸汽改善稠油的渗透性以及流动性，并且与加热的稠油和水之间的密度差来实现重力泄油的过程。其中热注锅炉是主要的生产设备，主要是由鼓风机、空气压缩机、电加热器、柱塞泵以及其它辅设备共同构成，其中影响稠油采收率的指标是热注锅炉的蒸汽干度以及燃烧效率，为了提升稠油的采收率以及施工操作的安全性，通过使用计算机以及自动化控制系统对热注锅炉的燃油温度、进水口以及出口蒸汽的各项参数进行运程控制，并且利用监控系统对热注锅炉的流量、温度、水量、压力以及干度进行实时监控，在提升稠油开采率的同时还能够有效的保证开采工作的安全性和稳定性。
现阶段使用的油田热注锅炉的自动控制系统的基本结构包括电子LED触摸屏、可编程控制器PLC、变频器、发电机、检测元件、点火程序控制器以及其他辅助设备，热注锅炉自动控制系统的结构如下图1所示。其中可编程控制器PLC是整个自动控制系统的核心，它是由摸仿原继电器的控制原理发展而来的。对于PLC控制系统的设计根据其控制结构以及使用环境的不同可以分为单机控制系统、集中控制系统、分布控制系统、远程控制系统以及就地控制系统。而且使用PLC控制系统还具有硬件系统可靠性高、稳定性好、故障率低以及维修量少等优点。
热注锅炉自动控制系统的结构。整个系统是一个多输入、多输出的复杂控制过程，利用可编程控制器PLC可以控制热注锅炉的启动/停止、压力和温度。但是由于各项公益环节之间都是相互关联的，因此增加了系统调节的难度，所以为了确保热注锅炉工作的稳定性以及安全性，专门为其设置了监控中心，对热注锅炉的流量、温度、水量、压力以及干度进行实时监控。以下就对热注锅炉自动控制系统的燃油温度控制、水量调节以及在线控制等环节进行详细分析：
1.燃油温度控制
热注锅炉的燃油温度控制主要是通过控制电动阀开度，调节高压、高温蒸汽的进出量，使燃油温度保持在设定的正常范围内。由于稠油生产过程中具有滞后大、扰动多等因素，因此基于设备的安全性以及可靠性通过可编程控制器PLC对燃油的温度进行有效控制。具体是通过热注锅炉上装置的温度传感器，将温度信号传输到可编程控制器PLC，然后经过A/D转换后存入数据寄存器，此时系统可以利用现场采集的数据进行分析，按照正常设定的标准计算出控制量，并且将控制量传递给可编程控制器PLC，再经由A/D转换成4～20mA的电流信号，调节电动阀的开度，从而实现了对燃油温度的有效控制。
2.水量调节
热注锅炉的水量调节同时是利用了可编程控制器PLC的控制原理，通过现场设置的流量计对热注锅炉内的水量进行实时检测，并且将信号直接传递给可编程控制器PLC，然后经过A/D转换后存入数据寄存器，此时系统可以利用现场采集的数据进行分析，按照正常设定的标准计算出控制量，并且将控制量传递给可编程控制器PLC，再经由A/D转换成4～20mA的电流信号，调节变频输出，即调节水泵电机的转速控制水量。
3.监控中心
监控中心主要包括电子LED触摸屏，监控系统以及报警系统等，它可以显示、管理、传送热注锅炉在生产过程中产生的流量、温度、水量、压力以及干度，系统通过出来的实时数据密切监视热注锅炉的运行状态，如果一旦发现某个测点的测量值偏离正常值到一定程度时就会发出警报，有效地避免了热注锅炉发生更为严重的险情，表1为热注锅炉数据采集与监视结果：
此外，为了保证油田热注锅炉自动控制系统安全、可靠的运行，监控系统将根据检测的参数进行故障诊断，一旦油田热注锅炉发生故障，监控系统将会及时在电子LED触摸屏上显示报警点并根据实际情况自动执行停炉程序。操作人员也可以根据显示的异常情况进行信息查询以便采取及时有效地应急措施。监控系统的实时数据库可以提供报警历史记录，并且可以对报警历史记录执行删除、下载以及打印等操作。
结语：综上所述，油田热注锅炉是稠油开发的重要设备，而影响稠油采收率的关键质量指标是燃烧效率和蒸汽干度，为了能够进一步提升稠油采收率以及施工的安全性，可编程控制器PLC与热注锅炉结合的方式进行控制，不仅能够实现节能降耗的目的，而且通过自动控制系统设置的监控中心对热注锅进行实时监控，一旦在运行过程中出现故障，系统能够及时灵敏的产生声光报警并自动灭火停炉，提高了稠油生产的安全性以及稳定性。对企业的发展前景有着深远的影响。
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