摘要：气田集气站能实现气、水、砂分离，使其达到预定要求，集气站对于天然气处理的质量直接影响到采气厂的效益。为进一步完善采气集气站自动控制系统，提高集气站的自动化水平，减少误差，节能增效，本文从气田集气站自动控制系统流程入手，分析系统具体设计，借助计算机的应用，提高了系统的稳定性，希望本文的研究能对相关工作有所帮助。
关键词：集气站；自动控制系统；系统设计
前言：气田集气站实现了对气、水、砂的分离，集气站对天然气处理的质量直接影响到整个采气厂的效益，目前我国大多数气田技术栈都是停留在人工处理状态，对于一些参数的测量都需要人工检测以及复测，存在较大的误差，并且现场检测的危险性较大，生产效率很难保障。为了进一步节约能源，提高工作效率，实施自动控制系统极为重要。
1.气田集气站自动控制系统流程
油气集输主要是将天然气和其半生气体收集起来进行处理之后分别运输出去，包括对于天然气的收集、脱水、输送、计量以及后续的净化、砂水过滤排污处理等。目前，我国的大多数气田都进入到了中后期开采阶段，气层中的含水量明显提升，因此进一步提升天然气集气站的自动化水平极为重要。天然气集气站自动控制系统将含水天然气输送到站内，首先经过紧急切断区，紧急切断区有BIFFI电动头进行紧急情况下的控制气源作用，该电动头是现场总线、常规智能型的控制方式，具有非侵入参数设定的特点，行程调节方便。其次天然气进入水套加热炉区，对天然气管线利用介质水进行加热，加热炉区有BALTUR燃烧器炉头进行点火，利用PLC控制柜进行水温控制，可以自由设置手自动启停，降低人工成本。天然气经过加热炉后，进入阀组区，主要作用是对天然气单井进行计量。天然气在进入分离器区，经过过滤除去砂石，然后在分离器中进行气，水分离处理，含水天然气在分离器内进行沉降，进行气，水，砂的分离，该区域分离器有液位计进行远传，当液位达到需要排污的上限设定值时，BIFFI电动头控制器进行开阀排污，达到下限与上限一致，一次排污周期完成。当外界环境有所变化，液位计出现问题时，也可将电动头控制旋钮转动到现场，此时，可以进行手动排污。经过分离的天然气此时可以进行外输，将符合标准的天然气，通过外输流量计运输到气田总站中去，总站进行三甘醇吸收塔的脱水处理，最后总外输到下游用气。上述整个过程就是天然气集气站自动控制系统的工艺流程。
2.气田集气站自动控制系统的具体设计
气田集气站自动控制系统不仅仅需要在天然气，气、水、砂分离的过程中进行自动控制，还需要进行自动监测，将传感器接收到的信号传递到接口处，借助PLC将信号送进工控机，传感器在执行上其性能直接影响到整个系统的可靠性和测量精度，因此在气田集气站自动控制系统的硬件选择上需要严格保证其质量。
2.1工控机与系统的选择
工控机可以实现整个系统的集中管理功能。在天然气生产的过程中，可以控制相关参数，进行一些参数的动态显示，方便工作人员实时观察，在参数出现异常时进行报警，这是气田集气站自动控制系统中极为重要的内容，因此需要选择性能稳定的工控机。
集气站自动化控制核心采用IFIX系统，对流量、压力、温度等数据实时进行采集、传输、存储、控制并进行画面显示。远程终端站控系统完成预订数据采集和控制。通信设备完成数据和控制命令的从传输，主控计算机则收集各远程终端的信息加以分析、处理和储存，并向各远程终端发出控制指令。IFIX最大限度地发挥在线组态功能，对过程数据库、图形及其它应用程序进行在线修改、增加时，无需关闭或重新启动系统，并不影响正常生产过程。IFIX自动采集、存储、显示历史数据，分析过程趋势，此外还能监视产品特性变化，分析设备性能，节省大量时间和资金。截止目前，各集气场站均实现了有人巡检无人值守的自动化运行模式，达到了分离水砂自动化排污，生产数据自动化采集，工艺流程自动化控制，参数异常自动化报警，远程操作自动化执行。
2.2液位测量仪表
液位变送器由液位传感器和转换电路组成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆液位传感器把液位的高低转化为与其成正比的测量电压或其他信号，并转化为0-10mA或4-20mA标准直流电流输出，从而实现对液位的连续测量，远传指示，记录或自动控制。这里选择YHCFT磁性远传变送器，YHCFT磁性远传变送器适用于需远传信号的场合，可与所有的磁翻柱液位计配套使用。仪表由传感器和转换器两部分组成，输出4-20mA标准电流信号，传感器可固定在磁翻柱显示表盘外侧，或捆绑在主管道上。测量误差在±5mm内。
2.4流量计测量仪表
在对天然气流量测量时，有以下几种测量仪表在使用：
2.4.1选择超声波液位流量计
原理是根据回声进行测量距离，超声波发射超声波驱虫，借助介质传导到相应的界面反射之后接收探头接收这一信息，而并非是直接进行接触性的测量，通过其时间来精确测定超声来确定瞬时流量。它的优势极为突出，安装方便快捷，并且安全可靠，使用寿命较长。声波本身不会受到其他参数的影响，适用范围较广，只需要不同的声阻抗率就可以测量瞬时流量，包括一些剧毒、有腐蚀性的液体。超声波流量计安装到单井分离器出口端，选择两线制接法。
2.4.2选择标准孔板节流装置差压法流量测量
差压法测量天然气流量的装置主要由标准节流装置，导压系统，差压记录仪表三大部分组成。这里主要叙述差压记录仪表，我们选用的是重庆恒河川仪有限公司的EJA-E系列智能变送器。使用24V DC电源，输出4-20mA DC电流，适用于测量液体，气体的流量，液位和压力，具有快速响应、远程设定和自诊断等功能。精度比常规阀式节流装置高，计量准确。
2.4.3选择TDS智能旋进流量计
智能旋进流量计由四大部分组成：旋进流量传感器、流量计算仪、温度传感器、压力传感器组件。当流体进入传感器，产生漩涡流，在文丘里管中旋进，到达收缩段节流，进入扩散段二次旋转，旋转频率与流速成正比，线性关系。两个电压传感器检测的微弱电荷信号同时经前置放大器放大、滤波、整形后变成两路频率与流速正比的脉冲信号，计算仪中的处理电路对两路的脉冲进行比较和判别，剔除干扰信号，而对正常的流量信号进行处理。
3.气田集气站自动控制系统的应用效果
气田集气站的自动控制系统可以借助设备代替人工操作，对于整个天然气的处理过程，从数据的采集记录到最后的天然气外输都可以借助自动控制系统来操作。工人在值班室进行监测，通过中心控制系统可以及时了解自动控制系统的运行状态，分析其运行参数等。运行参数出现异常之后，系统会进行提示。当场站出现断电异常时，UPS备用电源为站内断电时各仪表供电，保证工况可控。自动控制和人工操作相比，提高了工作效率，尤其是通过自动监测之后，测量精度进一步提升，不会出现较大的人工误差，其准确度更高，工作人员明显从原本沉重的劳动中解放了出来，节省了人力资源，不需要大量的人员去进行天然气的排污工作。气田集气站自动控制系统应用之后，由于其本身技术的先进性以及功能的齐全性，对采气厂的发展起到了重要的作用。整个过程安全可靠，降低了工作人员的危险性，同时也提升了采气厂的经济效益，带来了良性的社会影响。
结语：
综上所述，借助气田集气站自动控制系统流程，可以实现自动控制代替人工完成集气站相关生产运行参数的收集和记录，在出现异常问题时，可以直接预警，工作人员不需要现场监控，只需要在值班室通过监测系统就可以掌握集气站的工作状况，也能通过系统调节保证集气站地工作一直在最佳状态，提高了测量精度，减少了人为误差，同时降低了工作强度，提高了采气厂的效益。
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论文作者:剡炜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
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