［摘 要］ 文章介紹了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的控制原理、系統(tǒng)構(gòu)成、功能特點(diǎn)、主要監(jiān)控內(nèi)容及自動(dòng)化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)方式，闡述了該系統(tǒng)實(shí)施對象的基本情況及存在的問題，并對系統(tǒng)應(yīng)用后的效果進(jìn)行了分析。 自動(dòng)化監(jiān)測與控制在機(jī)械加工、石油化工、冶金、國防科技等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，自動(dòng)化程度的高低已成為企業(yè)影響其市場競爭力的重要因素。近年來，隨著國內(nèi)老油田開發(fā)難度的進(jìn)一步加大和油田信息化建設(shè)的迫切要求，自動(dòng)控制和信息化技術(shù)已越來越得到各油田的普遍重視，自動(dòng)化生產(chǎn)控制和快速便捷的生產(chǎn)信息傳遞方式的優(yōu)越性正得到充分體現(xiàn)，它在油田聯(lián)合站生產(chǎn)過程中的應(yīng)用必將帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為此，我們在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了利用最新網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化檢測與控制技術(shù)開發(fā)研究應(yīng)用方案，現(xiàn)將該課題作一介紹以供同行探討。 1 實(shí)施對象的基本情況及存在問題 孤東油田四號(hào)聯(lián)合站于1996年投產(chǎn)，有加熱爐5臺(tái)（3××2500kW，3500kW），分離器3個(gè)，除油器2個(gè)，分水器4個(gè)，外輸泵2臺(tái)（裝機(jī)容量110kW），提升泵2臺(tái)（裝機(jī)容量110 kW），燃油泵3臺(tái)，污油泵1臺(tái)，油罐4座等原油成套處理設(shè)備。各生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行基本完好，但主要還存在著自動(dòng)化程度及運(yùn)行效率低，泵機(jī)組效率低，外輸流量控制依靠人工調(diào)節(jié)，進(jìn)出口閥門截流嚴(yán)重，能源浪費(fèi)大，油水界面測量不準(zhǔn)確，測量方法落后，大罐液面采用人工量油，油水界面采用手拍或萬用表測量方法，不能夠準(zhǔn)確及時(shí)地反映罐液位及油水界面的實(shí)際情況，分離器、分水器氣壓及放液量均采取人工調(diào)節(jié)，工作量大，且人為因素較多，影響分離效果，一次罐自流放水、二次罐手動(dòng)放水和原油外輸量也沒有采取自動(dòng)控制措施，污油回收、提升泵、燃油泵也沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)優(yōu)化控制，數(shù)據(jù)采集仍依靠工人定時(shí)到現(xiàn)場一次儀表抄錄，實(shí)時(shí)性差，誤差大；整體自動(dòng)化程度低，不適應(yīng)現(xiàn)代化管理要求等問題。 2 自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成 2.1 系統(tǒng)組成 一是現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場所有數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算、集中顯示、運(yùn)行保護(hù)、安全報(bào)警等功能。二是自動(dòng)優(yōu)化及控制單元：自動(dòng)實(shí)現(xiàn)以控制開機(jī)臺(tái)數(shù)（宏觀調(diào)控）與變頻調(diào)速（微觀調(diào)節(jié)）相結(jié)合的機(jī)泵自動(dòng)優(yōu)化高效節(jié)能自動(dòng)運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)外輸系統(tǒng)、油罐區(qū)系統(tǒng)、提升泵系統(tǒng)、分離器系統(tǒng)、分水器系統(tǒng)的自動(dòng)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。三是數(shù)據(jù)處理單元：將各現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集及運(yùn)行狀況傳輸?shù)街行目刂浦髡荆⒔邮罩行闹髡镜倪h(yuǎn)傳控制管理，主站能實(shí)時(shí)監(jiān)測所有數(shù)據(jù)，并形成各種報(bào)表及安全生產(chǎn)記錄。系統(tǒng)中控室預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)上層管理網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享。 2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)形式 采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖1所示）：一級(jí)網(wǎng)為無線擴(kuò)頻數(shù)傳網(wǎng)，它主要功能為將中控室主站數(shù)據(jù)從孤東油田四號(hào)聯(lián)合站無線傳輸?shù)焦聳|油氣集輸大隊(duì)，在孤東油氣集輸大隊(duì)上油田的局域網(wǎng)，以便達(dá)到數(shù)據(jù)與資源共享；二級(jí)網(wǎng)為總體485總線網(wǎng)，它主要負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)中控室主站與各測控單元的數(shù)據(jù)傳輸；三級(jí)網(wǎng)為現(xiàn)場測控網(wǎng)，它負(fù)責(zé)聯(lián)絡(luò)各測控單元與相應(yīng)測控點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。 三級(jí)網(wǎng)各調(diào)控單元為獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，它可脫開主控機(jī)運(yùn)行，對每個(gè)調(diào)控對象進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行控制，從而提高了整體系統(tǒng)可靠性；中控室主站通過二級(jí)485現(xiàn)場網(wǎng)通三級(jí)網(wǎng)的各測控單元進(jìn)行高級(jí)管理和運(yùn)行設(shè)置，并由此采集到全站所有運(yùn)行數(shù)據(jù)，監(jiān)測整體系統(tǒng)運(yùn)行，同時(shí)，通過主控機(jī)可實(shí)現(xiàn)報(bào)表、管理、歷史數(shù)據(jù)查詢等高層管理。 2.3 系統(tǒng)主要監(jiān)控內(nèi)容 一是實(shí)現(xiàn)孤東油田四號(hào)聯(lián)合站各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的壓力、溫度、流量、液位等224個(gè)生產(chǎn)參數(shù)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測及數(shù)據(jù)上限、下限報(bào)警功能。二是原油外輸量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)控、分水器自動(dòng)調(diào)節(jié)等13個(gè)生產(chǎn)子系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)該領(lǐng)域可靠運(yùn)行。三是建立聯(lián)合站生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理及監(jiān)控平臺(tái)，在線監(jiān)測各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)情況及歷史數(shù)據(jù)的在線調(diào)用，建立生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，利于設(shè)備運(yùn)行狀況分析，形成設(shè)備安全運(yùn)行檔案。四是建立遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)查詢監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合站生產(chǎn)工況的遠(yuǎn)程監(jiān)控。 3 主要功能特點(diǎn) （1）該系統(tǒng)的成功之處在于監(jiān)測的生產(chǎn)參數(shù)比較齊全，覆蓋了孤東油田四號(hào)聯(lián)合站224個(gè)生產(chǎn)檢測和控制點(diǎn)，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的壓力、溫度、流量、液位等安全生產(chǎn)參數(shù)都實(shí)施了在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。 （2）該系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)有效，突出了整個(gè)聯(lián)合站大系統(tǒng)一體化運(yùn)行的生產(chǎn)控制理念，將不同的生產(chǎn)分系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，解決了原生產(chǎn)子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，相互之間依靠人工調(diào)節(jié)，相互制約的矛盾，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合站的整體優(yōu)化運(yùn)行。 （3）該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)將安全生產(chǎn)和系統(tǒng)節(jié)能的理念植于其中，基本達(dá)到了自動(dòng)安全生產(chǎn)控制和能源合理利用相互協(xié)調(diào)的目標(biāo)。 （4）該系統(tǒng)成功運(yùn)用了故障診斷技術(shù)，建立以“狀態(tài)維修”為基礎(chǔ)的預(yù)防維修體制，保證了聯(lián)合站各種設(shè)備的安全、高效運(yùn)行。 （5）通過實(shí)施生產(chǎn)參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)各控制環(huán)節(jié)的無人值守，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量各項(xiàng)參數(shù)，使全站各系統(tǒng)自動(dòng)安全高效優(yōu)化運(yùn)行，提高設(shè)備利用率，提高各生產(chǎn)工序效果，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。 （6）減少職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)解決；提高企業(yè)的自動(dòng)化管理水平。 4 應(yīng)用效果分析 該系統(tǒng)于2003年12月在孤東油田四號(hào)聯(lián)合站投入現(xiàn)場應(yīng)用，經(jīng)過一年多時(shí)間的應(yīng)用表明，該系統(tǒng)性能優(yōu)越，質(zhì)量可靠，它的應(yīng)用既提高了現(xiàn)場設(shè)備管理水平、方便運(yùn)行管理，又保證了聯(lián)合站長時(shí)間和自動(dòng)優(yōu)化程度安全穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)能降耗效果良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 直接效益方面，通過自動(dòng)優(yōu)化控制，可有效控制安全生產(chǎn)事故（如大罐冒頂）的發(fā)生，年養(yǎng)活損失30萬元；系統(tǒng)得到優(yōu)化運(yùn)行，通過對泵機(jī)運(yùn)行效率調(diào)控，使機(jī)組始終處于高交運(yùn)行區(qū)間，機(jī)泵運(yùn)行效率由原來的60.5%提高至目前的72%。全站年平均實(shí)際容量為815kW•h，年節(jié)電費(fèi)達(dá)38萬多元，5臺(tái)加熱爐料現(xiàn)優(yōu)化控制，年節(jié)氣價(jià)值60萬元，三項(xiàng)合計(jì)創(chuàng)直接年效益達(dá)128萬元。 間接效益方面，通過系統(tǒng)的應(yīng)用，使該站自動(dòng)化程度上了一個(gè)新臺(tái)階，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)管理自動(dòng)化和生產(chǎn)信息傳遞的網(wǎng)絡(luò)化，大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測量準(zhǔn)確度和生產(chǎn)信息傳遞的實(shí)時(shí)速度，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，避免了安全事故的發(fā)生，運(yùn)用故障診斷技術(shù)，建立了以“狀態(tài)維修”為基礎(chǔ)的設(shè)備預(yù)防體制，延長了設(shè)備使用壽命，降低了維修費(fèi)用。