东辛采油厂广一注水站系统技术方案(赫尔科版)

东辛采油厂注水系统智能监控装置技术方案东营市赫尔科工贸有限公司1广一注水站智能监控装置技术方案第一章 项目背景、概况胜利油田东辛采油厂一矿广一注水站，前期已投入过数据监测系统，站内仪表配置较齐全，由于设备老化，目前基本瘫痪。该站配置 4台离心泵，站内配置 2具储水罐、1座污水池、1座精细过滤间，网络光纤已连接到站内。该注水站为采油 4队、五队 23座配水间的 85口注水井提供注水服务。注水管线相对较长，任务繁重，生产运行管理任务艰巨。多年来，该注水站一直采用人工录取数据资料和设备巡检制度， 各注水泵机组及其辅助设备未能做到运行状态的实时检测与控制，设备预知性修保能力差，对机组的振动、效率，泵的噪声未能开展检测和有效控制，由此造成注水泵站系统效率不高、能耗大、故障率高、信息反馈速度慢等问题，为此，设计此方案，以提高油田注水系统效率和自动化水平。、存在问题? 注水站职工昼夜值守，手工填写生产报表；? 采油厂对基层注水管理主要靠电话联络；? 注水站实时信息不能及时传递到矿区智能部室；? 现场生产状况不能及时反馈到管理部门；介于以上存在的问题，需要使用科技手段，来适应采油厂对注水精细化管理的要求。 另外采油厂所有的统计资料都来自基层，第一手资料的正确，是引导油田深层次开发的重要元素，是正确指导生产运行的基本保证， 否则可能因统计误差带来不可预测的后果， 承受巨大的经济损失，牺牲了油田的深层开发。油田注水监测、节能降耗、水质监测、参数优化以及配注量与实际注入量之差的分析等十分重要，而注水智能化应用装置的配备为此提供较好的技术保障。2、该项目建设目标注水站工况实时检测、预警与保护、机泵效率、注水泵单耗（标耗） 、注水管网管损计算、信息发布等。第二章 项目建设内容、注水实时测控系统广一注水站站控信息实时测控；配水间配水信息实时监测；配水间远程流量调节；、注水管理信息系统注水站生产信息信息；配注计划信息；查询、统计信息；、注水信息发布系统注水量信息发布注水信息查询配水间信息注水站信息机泵效率信息注水管损信息3第三章 项目需求及设计原则、注水站需求1.1、注水站安全需求注水泵是注水站的关键设备，其功能是向地下高压注水，以保持足够的地下油气压力，注水站、配水间、注水井、注水管汇构成采油厂的注水系统。要求系统能够对以下设备的相关参数进行实时监测与控制：注水泵出口压力实时监测及上限报警并实现保护停泵；电机轴瓦温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；离心泵轴瓦温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；电机三相电流实时监测及上、下限报警，并实现保护停泵；电压实时监测及上、下限报警并实现保护停泵；电机风温实时监测及上、下限报警并实现保护停泵；润滑油温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；冷却水压力实时监测及上限报警，并实现保护停泵；冷却水温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；大罐液位实时监测以及上、下限报警并实现保护停泵，注水站来水压力实时监测及上限报警。1.2、系统需求实现注水泵站数据自动采集及远程传输；为决策层提供实时准确数据 ；提高注水系统自动化管理水平 ；分布式数据采集及控制系统；4站内设工业控制计算机进行控制管理、提供人机界面；人机界面友好，数据一目了然；模块式结构，易于扩展；操作简单，维护方便；矿内（厂内）设数据库以及WEB发布服务器，提供统一的实时现场工况远程监控平台，实现局域网网上浏览。2、主要技术与性能指标:?平均故障间隔时间MTBF≥30000h；?平均故障维修时间MTTR≤15min；发送控制命令响应时间≤5s；控制回路操作响应时间≤1s；不间断电源切换时间＜10ms；计量系统的准确度＜2％。、系统设计依据及原则3.1、设计依据GBJ93-86 工业自动化仪表安装工程施工及验收规范；HG/T20573-95 分散型控制系统工程设计规定；HG20508-92 仪表控制室设计规定；HG20509-92 仪表供电设计规定；《通信电源计算机集中监控系统通信协议》 ；YD/T1163 网络安全技术要求—安全框架，信息产业部；YD5068—98移动通信基站防雷与接地设计规范；5电气标准：GB4728 电气图用图形符号；YT／T5015－95 电信工程制图与图形符号；HG20507-92 自动化仪表选型规定；SY50025-95 石油设施电气装置场所分类；《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通信协议》 ；采用法定计量单位。3.2、设计原则根据对用户需求的了解，拟按下述原则进行总体设计：3.2.1 可靠性设计工业控制系统要求长期运行情况下的稳定性、可靠性，所以有以下要求：采用高可靠性的器件，包括主控器、现场仪表；采取一定的抗干扰措施，具体有良好的接地措施、电磁屏蔽措施；采取可靠的施工工艺，严格按照工业自动化工程安装规范和油气田工程设计工艺执行，确保人为故障率降到最低。3.2.2 可扩充性设计为方便以后系统的扩展，系统留有扩展余地，可以很方便的实现扩容，只需在增加相应硬件的基础上，对后台软件进行一定的设置即可实现系统的扩容。3.2.3 开放性设计系统具有一定的开放性，可与多个厂家、多种规格的通用型设备（电动设备、仪表等）进行连接。6随着网络标准和软件版本的更新，现有的技术和设备能够向上兼容。数据库接口开放，能进行多种数据库的互操作，有利于油田的数据共享和管理。能将局域网和广域网（如油田信息网）互连。3.2.4 易管理性和易操作性后台软件采用提示、查看、口令等人机对话方式，以及操作权限分级方式。3.2.5 模块化结构设计整个系统无论硬件、 软件均采用模块化结构， 软件模块化便于软件的编制、 调试、功能扩展、可读性好。全汉字化界面便于操作人员熟悉掌握全系统，硬件模块化使得配置灵活，接口标准，易于升级、维护和更新。3.2.6 系统设备选型依据设备选型以技术先进、性能稳定、可靠性高、性能价格比高、能够满足精度要求、能够满足现场工况要求为原则。通过严格的产品设计生产及测试以保证系统的稳定性、可靠性。相同类型产品尽量选用同一系列的产品，减少规格型号和生产厂商数量，以方便维护服务。第四章 项目建设方案、系统监测内容广一注水站采集信息表其它要求输入测量输入输出位号用途单位范围信号处记趋累报理录势计表PIT-01011#离心泵进口压力0-1.0Mpa4-20mAI√√√APIT-01021#离心泵出口压力0-20Mpa4-20m√√AI√A7PIT-01031#离心泵进出口平衡压力0-20Mpa4-20m√√AI√APIT-01041#离心泵冷却水进口压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-01051#离心泵冷却水出口压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-01061#离心泵润滑油压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-02012#离心泵进口压力0-1.0Mpa4-20m√√AI√APIT-02022#离心泵出口压力0-20Mpa4-20m√√AI√APIT-02032#离心泵进出口平衡压力0-20Mpa4-20mAI√√√APIT-02042#离心泵冷却水进口压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-02052#离心泵冷却水出口压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-02062#离心泵润滑油压力0-1.6Mpa4-20m√√AI√APIT-03013#离心泵进口压力0-1.0Mpa4-20mAI√√√APIT-03023#离心泵出口压力0-20Mpa4-20m√√AI√APIT-03033#离心泵进出口平衡压力0-20Mpa4-20m√√AI√APIT-03043#离心泵冷却水进口压力0-1.6Mpa4-20m√√AI√APIT-03053#离心泵冷却水出口压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-03063#离心泵润滑油压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-04014#离心泵进口压力0-1.0Mpa4-20m√√AI√APIT-04024#离心泵出口压力0-20Mpa4-20mAI√√√APIT-04034#离心泵进出口平衡压力0-20Mpa4-20m√√AI√APIT-04044#离心泵冷却水进口压力0-1.6Mpa4-20m√√AI√A8PIT-04054#离心泵冷却水出口压力0-1.6Mpa4-20m√√AI√APIT-04064#离心泵润滑油压力0-1.6Mpa4-20mAI√√√APIT-0501注水站来水压力压力0-1.0Mpa4-20m√√AI√APIT-05021#罐液位压力压力0-1.1Mpa4-20mAI√√√APIT-05032#罐液位压力压力0-1.2Mpa4-20m√√AI√APIT-0504冷却水来水压力0-1.3Mpa4-20m√√AI√APIT-05050-1.4Mpa4-20mAI冷却水回水压力√√√APIT-05060-1.5Mpa4-20mAI泵出口汇管压力√√√ATIT-01011#离心泵轴瓦温度10-104-20mAI℃√√√0ATIT-01021#离心泵轴瓦温度20-104-20m√√AI℃√0ATIT-01031#电动机轴瓦温度10-104-20mAI℃√√√0ATIT-01041#电动机轴瓦温度20-104-20mAI℃√√√0ATIT-01051#电动机风温10-104-20mAI℃√√√0ATIT-01061#电动机风温20-104-20mAI℃√√√0ATIT-01071#离心泵冷却水进口温度0-104-20m√√AI℃√0ATIT-01081#离心泵冷却水出口温度0-104-20mAI℃√√√0ATIT-02012#离心泵轴瓦温度10-104-20mAI℃A√√√0TIT-02022#离心泵轴瓦温度20-104-20mAI℃A√√√0TIT-02032#电动机轴瓦温度10-104-20mAI℃A√√√0TIT-02042#电动机轴瓦温度20-10℃4-20m√√√AI90ATIT-02052#电动机风温10-104-20mAI℃√√√0ATIT-02062#电动机风温20-104-20mAI℃√√√0ATIT-02072#离心泵冷却水进口温度0-104-20m√√AI℃√0ATIT-02082#离心泵冷却水出口温度0-104-20mAI℃√√√0ATIT-03013#离心泵轴瓦温度10-104-20mAI℃√√√0ATIT-03023#离心泵轴瓦温度20-104-20m√√AI℃√0ATIT-03033#电动机轴瓦温度10-104-20m√√AI℃√0ATIT-03043#电动机轴瓦温度20-104-20m√√AI℃√0ATIT-03053#电动机风温10-104-20mAI℃√√√0ATIT-03063#电动机风温20-104-20m√√AI℃√0ATIT-03073#离心泵冷却水进口温度0-104-20mAI℃√√√0ATIT-03083#离心泵冷却水出口温度0-104-20mAI℃√√√0ATIT-04014#离心泵轴瓦温度10-104-20mAI℃√√√0ATIT-04024#离心泵轴瓦温度20-104-20mAI℃√√√0ATIT-04034#电动机轴瓦温度10-104-20mAI℃√√√0ATIT-04044#电动机轴瓦温度20-104-20mAI℃√√√0ATIT-04054#电动机风温10-104-20mAI℃√√√0ATIT-04064#电动机风温20-104-20m√√AI℃√0ATIT-04074#离心泵冷却水进口温度0-104-20mAI℃√√√0A10TIT-04084#离心泵冷却水出口温度0-104-20m√AI℃√√0AFIT-01011#离心泵注水流量0-60t/h数字量√√√√485FIT-02012#离心泵注水流量0-60t/h数字量√√√√485FIT-03013#离心泵注水流量0-60t/h数字量√√√√485FIT-04014#离心泵注水流量0-60t/h数字量√√√√485FIT-0501广一站来水流量0-12t/h数字量√√√√4850CIT-01011#电动机A相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-01021#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-01031#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-02012#电动机A相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-02022#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-02032#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-03013#电动机A相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-03023#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-03033#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-04014#电动机A相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-04024#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACCIT-04034#电动机B相电流0-5A0-5A√√√√ACVIT-01011#电动机A相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-01021#电动机B相电压0-450-450V√√√√VCV0VIT-01031#电动机B相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-02012#电动机A相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-02022#电动机B相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-02032#电动机B相电压0-450-450V√√√√VCV0VIT-03013#电动机A相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-03023#电动机B相电压0-450-450V√√√√VCV0VIT-03033#电动机B相电压0-45V0-450V√√√√VC110VIT-04014#电动机A相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-04024#电动机B相电压0-450-450VVCV√√√√0VIT-04034#电动机B相电压0-450-450V√√√√VCV0广一注水站状态信息表其它要求输入/测量范输入信位号用途单位处记趋累报围号输出理录势计表SIT-01011#离心泵电动阀开ON√√√CIOSIT-01021#离心泵电动阀关OFF√√√CIOSIT-02012#离心泵电动阀开ON√√√CIOSIT-02022#离心泵电动阀关OFF√√√CIOSIT-03013#离心泵电动阀开ON√√√CIOSIT-03023#离心泵电动阀关OFF√√√CIOSIT-04014#离心泵电动阀开ON√√√CIOSIT-04024#离心泵电动阀关OFF√√√CIOSIT-11011#离心泵工作ON√√√CIOSIT-11021#离心泵停止OFF√√√CIOSIT-11032#离心泵工作ON√√√CIOSIT-11042#离心泵停止OFF√√√CIOSIT-11053#离心泵工作ON√√√CIOSIT-11063#离心泵停止OFF√√√CIOSIT-11074#离心泵工作ON√√√CIOSIT-11084#离心泵停止OFF√√√CIOSIT-21011#冷却水泵工作ON√√√CIOSIT-21021#冷却水泵停止OFF√√√CIOSIT-21032#冷却水泵工作ON√√√CIOSIT-21042#冷却水泵停止OFF√√√CIOSIT-21053#冷却水泵工作ON√√√CIOSIT-21063#冷却水泵停止OFF√√√CIOSIT-3101 1#润滑油泵工作 ON √ √ √ CIO12SIT-31021#润滑油泵停止OFF√√√CIOSIT-31032#润滑油泵工作ON√√√CIOSIT-31042#润滑油泵停止OFF√√√CIOSIT-31053#润滑油泵工作ON√√√CIOSIT-31063#润滑油泵停止OFF√√√CIOSIT-41011#冷却风机工作ON√√√CIOSIT-41021#冷却风机停止OFF√√√CIOSIT-41032#冷却风机工作ON√√√CIOSIT-41042#冷却风机停止OFF√√√CIOSIT-41021#冷却风机停止OFF√√√CIOSIT-41032#冷却风机启动ON√√√CIOSIT-41042#冷却风机停止OFF√√√CIO配水间采集信息表 (7井次)其它要求输入/测量范输入信位号用途单位处记趋累报围号输出理录势计表PIT-01011#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01022#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01033#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01044#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01055#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01066#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-01077#注水井注水压力0-20MPa√√√AIPIT-0109干线压力0-20MPa√√√AIPIT-0110洗井压力0-20MPa√√√AIFIT-01011#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01022#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01033#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01044#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01055#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01066#注水井流量0-30M3√√√485FIT-01077#注水井流量0-30M3√√√485FIT-0108注水总流量0-30M3√√√48513注水站总计：AI:62路DI：42路AC:12路VC:12路485：5路配水间（5座，）AI:45路485：35路、系统硬件描述系统运行基本要求（1）工控机硬件要求：①硬盘40GB以上。②内存256MB。③主机P42.0G。④显示器选用大屏幕触摸式液晶显示屏。⑤打印机一台。软件要求：系统运行环境为中文 WindowsNT4.0 ；开发应用软件采用 MCS系统工控组态软件。（2）网络服务器硬件要求：①P42.0GHZCPU 。②256MB 以上内存。软件要求：系统运行环境为中文WindowsNT4.0+ServicsPack4.0 或更高版本、IE4.01 或更高版本；应用软件采用 SOLServ-er7.0 、IIS4.0 和EXceI2000。（3）网络防火墙14硬件要求：PIII 级别。软件要求：WinNT 系统。基本工作原理该系统通过智能传感器组对现场各注水泵机组的压力、温度、流量、电流、电压、用电量、振动量、水位、油位、噪声等物理量进行自动监测，并将监测结果传输给监控系统主机，经数据计算以及注水站生产系统运行优化处理后，第一路送至变频器组去控制各泵出口电动阀门，通过电动机的无级调速来控制各泵的排量； 并监控系统操作、显示各泵及整个注水站系统的运行状态，将测试结果存入磁盘，以及可以打印输出班报、日报、月报、年报及效率分析表等。第二路送至异常处理（包括保护、报警等）系统，确保注水站各部分的正常安全运行。最后一路是数据远传系统，通过网络服务器和网络防火墙，实现各注水站系统的网络化管理和远距离调控操作。根据有关监测数据计算出泵干压压差、泵效、单耗、各机组单台系统效率及整个注水站的平均系统效率等参数。同时根据注水站生产运行优化参数需要，若遇超限参数，则发出声光报警和操作提示信号。该系统通过对各注水泵出口电动阀的自动调节，使各注水泵处于安全、高效的工作区内运行。1516、主要设备选型及参数介绍工作现场各物理量的监测（1）压力和液位检测采用意大利的 TSK霍尔压力传感器将现场各压力 （液位）信号转换成 4~20mA 标准模拟信号输入至工控机，由工控机进行模数转换，并计算实际的压力（液位）值，存入工控机的数据存储区，等待程序实时调用。（2）温度检测采用美国的 DS1820 温度传感器，将各点温度信号送入工控机中，并进行数据的存储，等待程序实时调用。（3）流量检测选用具有 RS485 通信接口的电磁流量计，将瞬时流量和累计流量采用读取仪表内存的方法，经RS485 通信接口直接送入工控机的数据存储区，等待程序实时调用。（4）用电量检测选用具有 RS485 通信接口的智能电能表， 将电动机用电量采用读取仪表内存的方法， 经RS485通信接口直接送入工控机数据存储区，由程序实时调用。（5）电压、电流的检测通过安装在配电柜中的变送器将各电量信号转换成 4~20mA 标准模拟信号给工控机，经模数转换后存入数据存储区，等待程序实时调用。（6）振动量和噪声的检测通过安装在泵房中的震动传感器和噪声检测器将检测信号转换成 4~20mA 标准模拟信号传送给工控机，经工控机模数转换后存入数据存储区，等待程序实时调用。3.317阀门控制经过上述现场各物理量的监测和计算，得出各机组的电流、单耗和效率，根据各系统运行期望值的要求，工控机内的调控控制程序通过实时控制变频调速器的运行频率和正反转，实现对机泵电动阀门的自动调控，并将调控结果反馈给工控机，使注水泵始终处于安全、高效的运行状态；同时有效实现阀门电动机在起动和运行过程中的过电流和过电压保护。3.4换泵操作提示通过对泵出口压力与注水管网干线压力的检测，计算出泵干压差。当系统经过优化调控措施后泵干压差仍超出上限时，微机屏幕发出“申请减泵”提示；反之则发出“申请加泵”提示；当单台机组系统效率低于下限时，发出“申请换泵”提示；每次提示操作均同时发出声光报警信号。3.5保护及报警操作提示当注水系统运行出现突发性故障和严重超出调控值时，系统能及时发出声光报警，并给予提示，以及自动紧急跳闸断电停机保护，同时工控机能自动弹出报警窗口，显示报警画面。在没有操作人员按下报警应答指令前，无论是否执行停机命令，系统一直保持报警提示状态，确保注水系统在高效安全状态下运行。3.6网络操作通过一台网络服务器将各注水站工业现场的控制系统与企业的局域网有效地连接起来， 实现网络化管理。各客户端通过联网操作，可查看各泵站的历史数据、实时数据、历史报表和曲线、动态实时画面、数据库中的原始数据、报警信息，以及可远距离实现机泵起停、调控参数设置、保护参数设置和紧急故障处理等。系统组成及主要技术指标下图为系统组成框图。18主要技术指标为：各种传感器的测量准确度， 1l.0%。oA/D 变换分辨率， l2位。工控机及控制柜工作电压： 220 （l10.l）V。工作电压：380（l10.l）V。＠5000m3 储水罐液位控制在 5~llm 之间。＠注水泵、电动机前后轴瓦温度控制在 70C以下。2000kW电机定子温度控制在ll0C以下。＠注水泵冷却水管线压力控制在0.l5MPa以下。＠注水泵和电动机轴瓦前后的润滑油压力控制在 0.06~0.l3MPa 之间，压力低于 0.05MPa 时，起动备用油泵。＠注水泵、电动机的前后轴瓦处的振动量控制在0.5mm以下。1注水站单台泵效达到78%以上。2循环水池液位控制在0.4m以上。193微机自动起泵（包括加载）时间小于8S；