系統(tǒng)介紹 油田注水是采油生產(chǎn)中最重要的工作之一，一般占油田生產(chǎn)耗電的30～40%。在油田聯(lián)合站的注水系統(tǒng)中，注水泵機(jī)組是采油生產(chǎn)過(guò)程中的主要設(shè)備，是保證原油高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。目前的一些聯(lián)合站注水泵機(jī)組均無(wú)監(jiān)控系統(tǒng)，致使水泵抽空、電機(jī)和泵軸承以及軸瓦過(guò)熱燒損、泵體振動(dòng)過(guò)大等事故時(shí)有發(fā)生，影響了正常產(chǎn)生。 系統(tǒng)要求 為了提高油田聯(lián)合站的自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性和可靠性，采用PC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和ADAM 4000系列及ADAM 5000系列智能模塊，對(duì)油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化控制，對(duì)污水罐液位、注水泵和電機(jī)的溫度、輸出水壓力和流量以及潤(rùn)滑油壓力和流量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)與控制。 項(xiàng)目執(zhí)行： （1）ADAM-4080計(jì)數(shù)器輸入模塊共3塊，每塊具有兩個(gè)獨(dú)立的32位計(jì)數(shù)器，分別檢測(cè)1～5臺(tái)污水進(jìn)口流量計(jì)脈沖信號(hào)和1臺(tái)潤(rùn)滑流量計(jì)脈沖信號(hào)。 （2）ADAM-5017 8通道A/D轉(zhuǎn)換模塊共6塊，分別檢測(cè)3個(gè)儲(chǔ)水罐的上下限檢測(cè)信號(hào)、每臺(tái)注水泵和電機(jī)的溫度檢測(cè)信號(hào)以及潤(rùn)滑油的壓力信號(hào)等。 （3）ADAM-5068 8通道繼電器輸出模塊共1塊，分別控制5個(gè)注水電機(jī)的啟停。 （4）ADAM-5051 16通道數(shù)字量輸出模塊共1塊，1～8通道輸入 “4048”模塊的報(bào)警輸出信號(hào)，9～16通道分別輸入注水泵、電機(jī)等的開(kāi)啟狀態(tài)。 （5）ADAM-5000可編程控制器共2塊，第1塊包含3塊ADAM-5017、1塊ADAM-5068; 第2塊包含3塊ADAM-5017、ADAM-5051、ADAM-5068的檢測(cè)信號(hào)通過(guò)RS485總線(xiàn)傳送至工控主機(jī)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖： 系統(tǒng)硬件采用ADAM-4000系列和ADAM-5000系列智能模塊，主機(jī)選用研華PC-工業(yè)控制機(jī)，系統(tǒng)連接圖如圖1所示； [align=center] 圖1 控制系統(tǒng)框圖[/align] 系統(tǒng)描述： 注水系統(tǒng)工藝流程及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的確定 注水系統(tǒng)工藝流程圖（總控圖）如圖2所示。工藝流程為：來(lái)自新、老聯(lián)合站的污水，經(jīng)過(guò)沉降過(guò)濾處理后，用泵打入污水儲(chǔ)罐，依據(jù)生產(chǎn)指標(biāo)要求，來(lái)水經(jīng)高壓注水泵增壓后，通過(guò)干線(xiàn)輸至配水間，再經(jīng)控制、計(jì)量后分配至各注水井。系統(tǒng)主菜單為：系統(tǒng)設(shè)置、儲(chǔ)水罐監(jiān)測(cè)、注水泵&電機(jī)控制、報(bào)表輸出、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)通訊、系統(tǒng)幫助、退出系統(tǒng)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況，以及生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，選取以下各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制； （1）污水儲(chǔ)罐 a.1號(hào)儲(chǔ)罐液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及上、下限報(bào)警； b.2號(hào)儲(chǔ)罐液位實(shí)時(shí)檢測(cè)及上、下限報(bào)警； c.3號(hào)儲(chǔ)罐液位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及上、下限報(bào)警。 （2）注水電機(jī) a.電機(jī)前后軸承溫度； b.電機(jī)定子（機(jī)身）溫度； （3） 注水泵 a.注水泵前后軸承溫度； b.注水泵進(jìn)出口壓力； （4）公共參數(shù) a.匯管壓力、流量； b.潤(rùn)滑油壓力、流量； 儲(chǔ)水罐液位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 儲(chǔ)水罐的工藝指標(biāo)是水位高度保持在5～8米之間，當(dāng)液位高于8.5米時(shí)，發(fā)出上限報(bào)警信號(hào)；當(dāng)液位低于4.5米時(shí)，發(fā)出下限報(bào)警信號(hào)。儲(chǔ)水罐液位自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖3所示。 注水泵、電機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 注水泵、電機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)泵進(jìn)出口壓力、泵和電機(jī)的軸承、軸瓦溫度，以及潤(rùn)滑油的壓力、流量來(lái)控制電機(jī)的正常運(yùn)行，對(duì)溫度、壓力及流量均設(shè)有報(bào)警信號(hào)。注水泵、電機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)如圖4所示。 自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 注水過(guò)程自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)軟件由主控圖、儲(chǔ)水罐控制圖、注水泵和典籍控制圖、系統(tǒng)設(shè)置、報(bào)表輸出、數(shù)據(jù)通訊、系統(tǒng)幫助、退出系統(tǒng)等8大部分組成，大小畫(huà)面共幾十幅，系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。畫(huà)面功能大致可歸納為以下幾點(diǎn)： （1）主控圖 主控圖畫(huà)面包括3個(gè)儲(chǔ)水罐、5套注水泵和電機(jī)以及相應(yīng)管網(wǎng)、閥門(mén)等，實(shí)時(shí)計(jì)量各儲(chǔ)罐進(jìn)水流量數(shù)值；實(shí)時(shí)檢測(cè)各注水泵進(jìn)出口壓力、泵和電機(jī)各點(diǎn)溫度、以及潤(rùn)滑油的壓力和流量等；實(shí)時(shí)顯示各注水泵、電機(jī)的啟停狀態(tài)。在畫(huà)面上通過(guò)鼠標(biāo)單擊有關(guān)按鈕可對(duì)各注水泵、電機(jī)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。 （2）系統(tǒng)設(shè)置 系統(tǒng)設(shè)置畫(huà)面的主要功能是：操作員登錄、配置用戶(hù)及密碼修改，并可對(duì)各注水泵、電機(jī)的優(yōu)先啟停進(jìn)行設(shè)置，同時(shí)還可以設(shè)置工藝過(guò)程的有關(guān)參數(shù)。 （3）儲(chǔ)水罐監(jiān)測(cè) 在儲(chǔ)水罐控制畫(huà)面上可實(shí)時(shí)顯示儲(chǔ)水罐的液位狀態(tài)，對(duì)1、2、3號(hào)儲(chǔ)水罐的液位上、下設(shè)有報(bào)警功能。當(dāng)某儲(chǔ)水罐液位越限時(shí)，工控主機(jī)將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，畫(huà)面上相應(yīng)位置有報(bào)警燈閃爍，以及時(shí)提示操作人員采取相應(yīng)措施。 （4）注水泵、電機(jī)控制 注水泵、電機(jī)控制畫(huà)面顯示5個(gè)編號(hào)按紐，單擊其中某一按紐，即進(jìn)入到相應(yīng)的注水泵、電機(jī)畫(huà)面（三級(jí)畫(huà)面），該畫(huà)面顯示注水泵、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。正常工況下，注水泵、電機(jī)日夜不停的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)溫度信號(hào)越限時(shí)，工控主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果溫度繼續(xù)上升，直至超過(guò)上限時(shí)，主機(jī)將輸出信號(hào)切斷電機(jī)電源。當(dāng)測(cè)到潤(rùn)滑油流量不足或無(wú)流量信號(hào)時(shí)，主機(jī)也發(fā)出相應(yīng)報(bào)警信號(hào)，以提示操作人員及時(shí)處理。 （5）報(bào)表輸出 報(bào)表輸出畫(huà)面可供選擇的報(bào)表打印按鈕有：打印即時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、打印歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、打印單日注水量清單、打印單月注水量清單等。用戶(hù)可根據(jù)需要單擊相應(yīng)的按鈕。 （6）數(shù)據(jù)通訊 用戶(hù)通過(guò)選擇數(shù)據(jù)通訊畫(huà)面上的相應(yīng)按鈕，可將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件或歷史數(shù)據(jù)文件傳至信息中心或上層計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。 （7）系統(tǒng)幫助 系統(tǒng)幫助包括一級(jí)畫(huà)面、二級(jí)畫(huà)面及三級(jí)畫(huà)面的操作說(shuō)明，以及緊急停機(jī)和事故處理操作說(shuō)明，其目的是幫助用戶(hù)盡快掌握和應(yīng)用該系統(tǒng)軟件的全部操作功能。 （8）退出系統(tǒng) 若用戶(hù)要求退出監(jiān)控系統(tǒng)，可進(jìn)入到退出系統(tǒng)畫(huà)面，在單擊退出系統(tǒng)按鈕時(shí)，系統(tǒng)將檢查操作員的權(quán)限，只有達(dá)到退出系統(tǒng)的權(quán)限時(shí)，才能正確退出系統(tǒng)。 結(jié)束： 在分析研究油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，采用ADAM系列智能模塊、PC-工控機(jī)以及美國(guó)DE公司生產(chǎn)的射頻導(dǎo)納物位計(jì)等儀表，設(shè)計(jì)完成了注水過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于油田聯(lián)合站。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：操作畫(huà)面友好、系統(tǒng)功能強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件包括有多級(jí)操作畫(huà)面，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示各工藝參數(shù)和綜合信息，并采用VB5.0編制打印報(bào)表軟件，克服了當(dāng)前工控系統(tǒng)打印輸出報(bào)表功能單調(diào)、不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求的缺點(diǎn)。該系統(tǒng)具有實(shí)際推廣應(yīng)用價(jià)值。