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一、油田自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能

    由于注水泵必須晝夜不停地開泵注水，為了保證注水泵站設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，防止突發(fā)事件的發(fā)生，對(duì)注水泵進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)非常必要。以往每臺(tái)泵安裝機(jī)械式壓力表及渦輪式流量計(jì)，泵站工作人員必須時(shí)常在現(xiàn)場(chǎng)察看儀表讀數(shù)；另外，由于沒有報(bào)警功能，如果注水泵瞬時(shí)出現(xiàn)異常情況，工作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，更不能預(yù)測(cè)異常問題的出現(xiàn)。

    采用注水泵的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可將注水泵各運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)集中顯示在中央控制計(jì)算機(jī)上，在線反映注水泵機(jī)組運(yùn)行情況，減輕工作人員工作強(qiáng)度。同時(shí)，由于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備自動(dòng)報(bào)警及數(shù)據(jù)分析功能，能及時(shí)報(bào)告注水泵運(yùn)行的故障情況及預(yù)測(cè)注水泵的運(yùn)行趨勢(shì)，提高了設(shè)備的運(yùn)行完好率及運(yùn)行效率。油田注水站自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般可達(dá)到如下自動(dòng)報(bào)警功能：(1)大罐水位過低或過高報(bào)警；(2)泵出口壓力過高或進(jìn)口壓力過低報(bào)警；(3)泵體溫度過高報(bào)警；(4)流量過大或過小報(bào)警；(5)工作電流、電壓過大或過小報(bào)警；(6)干壓（注：干壓為所安裝數(shù)臺(tái)泵并聯(lián)后的泵壓，一般與各臺(tái)泵的壓差小于0.5MPa）過大過小報(bào)警。

    對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記錄和分析，打印年、月、日等各種報(bào)表，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理，包括：(1)日、班注水量；(2)日平均耗電量；(3)注水泵效率；(4)大罐水位；(5)注水泵累計(jì)運(yùn)行時(shí)間；(6)各種數(shù)據(jù)的報(bào)表。

    所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都顯示在值班室計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的監(jiān)測(cè)顯示；而且，在控制臺(tái)LED顯示模塊上顯示注水泵的重要測(cè)試參數(shù)，實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。

    在設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，主要分為集中式監(jiān)測(cè)和分布式監(jiān)測(cè)兩種形式。集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一種傳統(tǒng)式的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，就是將每一個(gè)傳感器分別用一條電纜引入到采集控制室的數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)集中式采集與控制，這種監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于設(shè)備比較集中、傳輸距離短（不超過100m）的場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)是便于集中統(tǒng)一監(jiān)測(cè)與控制，并且投資少。缺點(diǎn)是需要使用大量的信號(hào)電纜，引線長(zhǎng)，干擾大。

    分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是對(duì)集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行合理的分解，形成單回路、多回路分散控制與集中監(jiān)視操作相結(jié)合的分布式的體系結(jié)構(gòu)，具體就是在傳感器較為集中處安置一智能化數(shù)據(jù)采集模塊（一般置于設(shè)備旁邊），實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、誤差修正補(bǔ)償、現(xiàn)場(chǎng)控制報(bào)警，同時(shí)，各個(gè)智能化數(shù)據(jù)采集模塊，將有用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過一條公共的網(wǎng)絡(luò)線（如雙絞線、光纜或無線電方式）傳輸?shù)娇刂剖矣?jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存、處理、報(bào)表等多方面的功能。這種方式具有以下特點(diǎn)： 

(1)采用串行數(shù)字化傳輸數(shù)據(jù)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、精確度和抗干擾能力，同時(shí)也延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)傳輸距離（可達(dá)數(shù)公里）。

(2)由于采用公共網(wǎng)絡(luò)線傳輸數(shù)據(jù)，因而大量削減了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與控制室之間一對(duì)一連接導(dǎo)線，節(jié)省了昂貴電纜線費(fèi)用，以及電纜安裝和維護(hù)費(fèi)用。

(3)實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢測(cè)與控制信息的就地采集、就地處理、就地使用、就地控制，而控制室里的計(jì)算機(jī)及儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、診斷分析、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化。

(4)安裝維修調(diào)試簡(jiǎn)便，監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備裝置均采用并行連接，各個(gè)端口核對(duì)工作量少，并且每臺(tái)設(shè)備對(duì)應(yīng)監(jiān)測(cè)裝置各自獨(dú)立，互不干擾，保證了安裝維修簡(jiǎn)便，也避免了維修時(shí)全部設(shè)備停止運(yùn)行，影響整個(gè)系統(tǒng)。

(5)可擴(kuò)展性好，若要增加監(jiān)控?cái)?shù)量，只需增加相應(yīng)傳感器及數(shù)采模塊再并行掛接到電纜上即可，而不需再架設(shè)新電纜。

二、應(yīng)用

    勝利油田有限公司純梁采油廠純五注水站共有10臺(tái)三柱塞泵，擔(dān)負(fù)著日注水1200m3的任務(wù)。2000年純梁采油廠與上海測(cè)控技術(shù)研究所合作，在純五注水站應(yīng)用了現(xiàn)場(chǎng)分布式在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

1．測(cè)試點(diǎn)分布

    純五注水站共有兩個(gè)泵房，10臺(tái)注水泵，另有3個(gè)儲(chǔ)水罐，一個(gè)分水干壓房。根據(jù)注水泵現(xiàn)場(chǎng)情況，通過分析論證，確定如下監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

(1)單臺(tái)注水泵的參數(shù)監(jiān)測(cè)：注水泵進(jìn)口流量、進(jìn)口壓力（2個(gè)測(cè)點(diǎn)）；注水泵出口壓力（1個(gè)測(cè)點(diǎn)）；泵體溫度（1個(gè)測(cè)點(diǎn)）；電機(jī)線電壓、3個(gè)相電流（4個(gè)測(cè)點(diǎn)）。

(2)大罐、緩沖罐水位（2個(gè)測(cè)點(diǎn)）。

(3)干壓（1個(gè)測(cè)點(diǎn)）。

(4)總電壓、總電流（2個(gè)測(cè)點(diǎn)）。整個(gè)注水泵站的測(cè)點(diǎn)數(shù)為85個(gè)。

2．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件

   由于往復(fù)式柱塞泵輸出壓力大，振動(dòng)大，故對(duì)傳感器選擇要求較高。針對(duì)這一情況，采用如下傳感器。

(1)進(jìn)出口壓力為MSC300系列壓力傳感器。

(2)流量傳感器采用LDG一S電磁流量計(jì)。

(3)溫度傳感器采用WZP一015S、PT100熱電阻及SBWZ熱電阻溫度變送器。

(4)電流、電壓傳感器為WB系列電量隔離傳感器。

    每臺(tái)泵安裝1個(gè)電壓傳感器、3個(gè)電流傳感器，用于測(cè)量每臺(tái)泵的供電線電壓及3個(gè)相電流。為了不改變電源控制箱原來的結(jié)構(gòu)，將電流傳感器的輸入端與電源控制箱內(nèi)的電流互感器輸出端相連，電壓傳感器輸入端直接與電源控制箱內(nèi)的電壓輸出端相連，電流、電壓傳感器安裝于數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)，傳感器輸出端與數(shù)據(jù)采集模塊相連。

    在每?jī)膳_(tái)注水泵之間安裝一只數(shù)據(jù)采集控制箱，每個(gè)控制箱內(nèi)安裝3塊ADAN一4017數(shù)采模塊，分別采集兩臺(tái)泵的測(cè)量參數(shù)：三相電流信號(hào)（6個(gè)參數(shù)），線電壓信號(hào)（2個(gè)參數(shù)），注水泵進(jìn)口壓力（2個(gè)參數(shù)），出口壓力（2個(gè)參數(shù)），進(jìn)口流量（2個(gè)參數(shù)），泵體溫度（2個(gè)參數(shù)）。另外預(yù)留8個(gè)測(cè)量通道，供以后數(shù)據(jù)采集所用。各模塊通過RS一485總線相連形成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，并接入工業(yè)計(jì)算機(jī)，集中采集處理數(shù)據(jù)。

    純五注水站自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作臺(tái)由工業(yè)計(jì)算機(jī)及LED顯示模塊組成。工業(yè)計(jì)算機(jī)通過RS一485總線與各數(shù)據(jù)模塊相連，采集、處理注水泵上各傳感器的輸出信號(hào)，工作人員通過操作監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)泵站運(yùn)行狀況，并記錄當(dāng)天運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，形成報(bào)表，供操作人員打印、保存。LED顯示模塊用于輪流顯示單臺(tái)泵測(cè)量參數(shù)及大罐液位、緩沖罐液位及總電流總電壓測(cè)量值。如測(cè)量值超過預(yù)先設(shè)置的上、下限，則顯示模塊出現(xiàn)聲、光報(bào)警。

3．監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件

(1)全站監(jiān)測(cè)。通過全站監(jiān)測(cè)，可以了解到全部注水泵的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及大罐水位、緩沖罐水位、總電壓、總電流、干壓、報(bào)警上下限、當(dāng)前運(yùn)行的日期時(shí)間等參數(shù)。

(2)單臺(tái)泵監(jiān)測(cè)。提供各臺(tái)注水泵的狀態(tài)參數(shù)：進(jìn)口流量、進(jìn)口壓力、泵體溫度、出口壓力、電機(jī)電壓及電機(jī)的三相電流。

(3)趨勢(shì)監(jiān)測(cè)。趨勢(shì)曲線顯示注水泵最近幾分鐘內(nèi)進(jìn)口壓力、進(jìn)口流量、泵體溫度、出口壓力的變化趨勢(shì)。

(4)參數(shù)設(shè)置。包括通訊及監(jiān)測(cè)設(shè)置、設(shè)置報(bào)警點(diǎn)兩項(xiàng)。通常情況下，這兩項(xiàng)均不須設(shè)置，系統(tǒng)以缺省形式自動(dòng)處理。當(dāng)確實(shí)需要修改或軟件設(shè)計(jì)人員更改才需用到這兩項(xiàng)功能。

(5)報(bào)表自動(dòng)輸出打印系統(tǒng)。值班人員可在交接班時(shí)選定姓名，在按［自動(dòng)報(bào)表］按鈕后，可自動(dòng)生成報(bào)表并按要求打印。

    該系統(tǒng)已于2002年3月投入正常使用，運(yùn)行狀況良好。該系統(tǒng)能夠?qū)θ?0臺(tái)泵機(jī)組的運(yùn)行狀況隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警，自動(dòng)錄取資料，避免了人為因素造成的各種誤差，同時(shí)，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。