AIFCS在原油稳定压缩机中的应用

关键词： 稳定压缩机、计算机监控系统、

一、引言

        原油稳定压缩机是油气集输系统生产中原油稳定、油气处理的重要设备, 该装置工艺流程复杂，生产过程易燃易爆，同时对生产参数的控制要求严格。油气集输系统中的联合站大都利用压缩机作为原油稳定、油气处理的装置。目前压缩机控制仪表大部分是电-Ⅱ型仪表，为220V供电，防爆等级低，无数据远传功能；大多数参数调节靠人为手动，或者靠简单的仪表进行监测；故障率较高，控制效率低；生产出现故障时，也不容易查找事故原因，造成了生产、安全等诸多不稳定的因素;同时又不能对生产参数的历史数据进行储存，不便于生产管理，严重限制了压缩机装置自动化技术的进一步提高,成了阻碍该装置自动化改造的瓶颈.为了克服以上毛病，提高压缩机自动运行的能力，达到提前预警的目的，同时确保原油的产量和质量，提高原油的外输率，应用新的控制系统对该装置进行改造势在必行。

二、总体方案设计

1.总体方案简介

       压缩机装置有30多个重要的生产参数，各生产参数相互牵制与影响。该装置对生产参数的要求较高，具体要求如下：进气压力<-0.05Mpa，排气压力>0.35Mpa，排气温度>85℃，机油压力<0.25Mpa，机油温度>65℃，必须进行声光报警，提醒操作人员及时处理，确保生产的安全；如果排气压力>0.45Mpa，排气温度>95℃，机油压力<0.15Mpa，机油温度>70℃，必须进行停机处理。将压缩机的生产参数如温度、压力等分为两路输入控制系统：一路引入AI-706M多路显示报警仪表，多路报警仪表根据内部的参数设定的报警值，检测生产参数，如果生产参数异常，则发出故障报警信号，停止压缩机，保障设备、生产的安全；另一路引入AIFCS系统，进行参数的常规显示和流程画面，在发生故障或压缩机停机时，进行声光报警，提示操作人员，有效防止误操作，紧急排除险情。该系统提供历史数据浏览查询功能，可以对历史数据进行跟踪查询，为分析故障原因提供方便。整套系统相辅相成，界面友好直观，操作方便，既节省了人力资源，又提高了工作效率。

2.AIFCS简介

　　AIFCS是宇电公司开发的基于AI仪表并具备现场总线特性的计算机监控系统。AI仪表相当于现场总线系统中的各个控制单元，利用RS485作为现场通讯总线，采用宇电自行开发的AIBUS通讯协议，可在上位机上实现100%仪表功能操作如实时读取测量值、给定值、设置参数、自动/手动无扰动切换、调整手动输出值、启动/运行/停止程序，并具备开关量输入/输出操作能力。由于自己掌握100%知识产权，又是开放式结构，所以系统价格非常低廉，具有极高的性能/价格比。 采用AIBUS协议的AI仪表在9600波特率下能在40ms内向上位机传送4个重要数据，比采用MODBUS协议的进口仪表速度高3-10倍以上，因此即使采用廉价的RS485通讯，AIFCS也具备如FF、PROFIDBUS等高价现场总线系统同等的使用效果，并可以组建大型系统，而不象通常进口仪表那样只能应用于小型系统。RS485不仅价格低，还具备布线简单、对通讯线要求低及通讯距离长等优点。 整个系统分为管理层、操作站和工业现场3个层级,也可只分操作站和工业现场两个层级。 管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面，也可进行如使用权限、系统配置等高级设置；操作站供仪表班组和技术人员进行计算机实时监控；万一计算机系统发生故障时，仪表操作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模拟量输入/输出和开关量输入/输出至仪表。

3.AIFCS系统组成

现场控制仪表：AIFCS是基于AI系列仪表，利用RS485通讯接口和AIBUS协议与计算机通讯，AI系列仪表种类齐全，性能优异，可很好的适应各种工业现场温度、压力、流量、液位的测量与控制，并可以处理开关量信号的输入与输出。

操作站：使用常用的WINDOWS操作系统个人计算机，如果计算机放在有空调的操作室内，可以用普通PC，如果放在干扰大，温度高的工业现场，应采用工业级计算机。最新的进展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系统的工业触摸屏（平板电脑），它更适合现场操作。

组态软件：客户可选择多种商品组态软件，如组态王、MCGS、华富、三维等公司产品，宇光可提供组态服务，客户也可根据需要自行组态，组态软件能做出功能强大，画面美观的系统。宇电全新开发的AIFCS网络版软件使用简单，支持多机连网、具备流程图（可设置动画）、仪表屏、历史记录、实时记录和打印功能，查询数据方便性和记录精确度远优于无纸记录仪。客户也可自行设计软件，宇光可提供协议内容及技术支持。

RS232/RS485转换器：用于将计算机的RS232接口转换为RS485接口，RS485具有连线简单，通常2根线即可连接50-60台仪表，通讯距离大于1.2Km，能可靠用于工业现场。

通讯连线：RS485接口应采用双绞线连接，不能用电源花线、绞线或电话线连接，干扰很强的场合可用工业专用的带屏蔽的双绞线，但实际上多用价格便宜购买方便的5类或超5类的计算机网络线，而且效果良好。目前的实际应用中，用9600波特率，采用廉价的5类双绞线最长布线已达3000米。

管理层计算机：通常是客户现有的内部企业管理用的计算机局域网（计算机、集线器、交换机等），不需要为建立AIFCS系统增加额外的硬件投资，只需要配备组态软件即可。如果客户管理尚未实现网络化，可不设此层，或简单的建立厂长、总工计算机与现场操作站的连网即可。

三、控制系统硬件设计

1.硬件配置

       压缩机装置的控制系统主要组成部分：2台服务器（又叫控制站，冗余配置），2台操作员站（其中一套兼做工程师站），现场控制站，通讯站，1台打印机。

2.仪表的选型

       由于压缩机装置运行起来振动相对较大，并且对温度、压力的要求较高，因此，仪表选用抗振性能较好的产品铠装一体化温度变送器和压力变送器，用显示报警仪与继电器的结合来控制压缩机的启停，同时将报警信号引入计算机控制系统，及时进行声光报警和报警弹图。报警仪表选用AI-706M多路巡检显示报警仪。

        压缩机的连锁停机控制很重要，用显示报警仪代替原有电气控制柜电-Ⅱ型仪表，改为低电压（24V）控制，在新的电气控制柜中增加24V继电器，控制压缩机的运行；利用显示报警仪的变送输出既保证信号的采集，又能完成压缩机的报警保护。在正常情况下，一旦压缩机运行，就不要求停机。显示报警仪可解决在计算机出现故障或需要维护系统时，不停机控制压缩机的运行。这样即使在自控系统或计算机停止运行时，压缩机也能正常运行，减少了压缩机停机时间。

四、系统的应用效果与分析

        压缩机控制采用AIFCS系统后，压缩机运行稳定，工人劳动强度低，系统工作稳定可靠，数据实时采集、许算和统计，大大提高了压缩机故障处理的及时性、准确性，提高了工作效率和管理水平。同时压缩机AIFCS自成系统，及可以单独控制，又可以连在联合站的大系统中，为联合站的自动化改造提供了可靠基础。

五、结语

        压缩机装置对原油资源的高效处理，既节约了资源，又最大限度地减少了对大气环境的污染，做到了社会效益、经济效益、环境效益三效益的协调统一。采用AIFCS系统后，随着产品质量的提高，极大地拓展了企业的盈利空间，进一步增强了企业的市场竞争能力，促进了企业在技术与管理方面走上一个崭新的高度。AIFCS系统的优势，在于可以灵活简便的实现多种控制方案，系统在压缩机生产过程中的应用，是油田稳定系统发展的必然趋势。随着自动化技术的不断发展和完善，成本大幅度下降，可靠性不断提高，压缩机采用AIFCS系统控制，就可实现生产过程中的快速、准确、平稳和可靠的操作，达到提高效率，节约能源的目的。