【技术应用案例】世纪星在油田计量站控制系统中的应用

作者：技术部　秦大龙

1 系统概述

　　计量站是油田的重要组成部分。计量站生产担负着站内各个油井的液、油计量任务，需要及时、准确地为油田地质部门提供油藏工程资料。油田计量站外输分离器的主要作用是将从地下打上来的原油进行分离，即对天然气、油、水三者进行分离，在分离器中天然气在最上层，油在中间层、水在最下层。一般用手动操作，油位很容易低于出油口，这样天然气就从出油口跑掉，造成很大的浪费，并且天然气的计量采用双波纹差压计进行手工测量很不准确，为解决这一问题，将油位和天然气采用自动控制和测量。

2 油井计量装置的构成

2.1 工作原理
　　单井来油经三相分离后，原油进入油桶，油桶内安装的液位变送器实时采集当前液位高度。当液面达到设置的上限排油高度时，PLC控制主泵排油，当液面达到设置的高限排油高度时，PLC控制主、备泵同时工作排油，防止原油溢出。原油经过在线含水分析仪，刮板流量计、薄膜阀等排出；分离后的水经水堰管口溢出，进入集水桶。当油或水液位降到设定的下限关阀高度时，排油泵关闭，进行下一桶的油或水的积累。在分离器顶部的气出口处，设有温度、压力变送器、过滤器、气体腰轮流量计、自动式调压阀、单流阀等。三相分离器的进油管线装有一套加药装置，可连续可控地给来油加破乳剂。

2.2 现场控制终端
　　现场控制终端采用PLC实现现场信号的采集和工艺控制，主要实现如下功能：
　　信号采集：采集现场反馈的液位、蒸汽温度、流量等模拟信号和门禁、泵状态等开关信号。
　　手自动切换：在现场维护或紧急状态时，可以通过人工方式将此站切换到手动状态，此时此计量站为现场手动控制，自动控制流程无效。监控中心只能监视此计量站，不能远程控制此站设备。
　　自动流程控制：计量站为自动状态时，PLC按照编写的控制流程实现自动控制。PLC可远程接收监控中心下传的参数，也可接受监控中心远程的控制命令。

2.3 现场总线

　　现场总线采用CAN总线实现监控中心与现场控制终端的网络连接，CAN总线具有以下特点：
　　1.CAN为多主站方式工作。网络上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息。可以方便的实现多中心控制。
　　2.CAN的直接通信距离最远可达10km（速率小于5kb/s），速率最高可达1Mbs（40m以内）。能够满足数据采集实时性的需求。
　　3.CAN上的节点数最高可达110个，为系统扩展预留有足够的空间。
　　4.CAN采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。
　　5.CAN节点在错误严重的情况下有自动关闭输出功能，使总线上其它节点的操作不受影响。

3 计量站SCADA系统

　　监控中心采用世纪星组态软件构成数据采集和监控（SCADA）系统，完成生产监控、计量监控、现场控制参数设置、远程控制、趋势分析、故障报警、统计报表生成等工作。
　　为提高可靠性，监控中心采用双机热备结构构成上位机监控系统。主机和从机通过TCP/IP网络连接，正常情况下主机处于工作状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异常，从机将会在很短的时间之内代替主机，完全实现主机的功能；当主机恢复正常后，从机将控制权交还给主机，从机重新处于监视状态。同时，世纪星组态软件双机热备还具备双机数据冗余功能，保障监控系统数据的安全、完整性。
　　世纪星组态软件同时提供Web浏览功能，世纪星的WEB 发布基于客户机/服务器（B/S）结构，由 Web 浏览器（客户机）和 Web 服务器（服务器）构成，两者之间采用 TCP/IP 传送协议进行通信。通过 IE 浏览器，输入服务器的 IP 地址，就可以查看现场的画面和数据。通过Web浏览功能，油田管理人员可以随时了解到当前生产情况及统计报表。