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一、油田自動監測系統功能

    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備的正常運轉，防止突發事件的發生，對注水泵進行狀態參數檢測非常必要。以往每臺泵安裝機械式壓力表及渦輪式流量計，泵站工作人員必須時常在現場察看儀表讀數；另外，由于沒有報警功能，如果注水泵瞬時出現異常情況，工作人員不能及時發現問題，更不能預測異常問題的出現。

    采用注水泵的自動化監測系統，可將注水泵各運行狀態參數集中顯示在中央控制計算機上，在線反映注水泵機組運行情況，減輕工作人員工作強度。同時，由于自動化監測系統具備自動報警及數據分析功能，能及時報告注水泵運行的故障情況及預測注水泵的運行趨勢，提高了設備的運行完好率及運行效率。油田注水站自動監測系統一般可達到如下自動報警功能：(1)大罐水位過低或過高報警；(2)泵出口壓力過高或進口壓力過低報警；(3)泵體溫度過高報警；(4)流量過大或過小報警；(5)工作電流、電壓過大或過小報警；(6)干壓（注：干壓為所安裝數臺泵并聯后的泵壓，一般與各臺泵的壓差小于0.5MPa）過大過小報警。

    對運行數據進行全自動數據采集、數據處理、數據記錄和分析，打印年、月、日等各種報表，實現科學管理，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)注水泵累計運行時間；(6)各種數據的報表。

    所有監測數據都顯示在值班室計算機上，實現所有設備的監測顯示；而且，在控制臺LED顯示模塊上顯示注水泵的重要測試參數，實現雙保險。

    在設備運行狀態監測系統中，主要分為集中式監測和分布式監測兩種形式。集中式監測系統是一種傳統式的監測系統，就是將每一個傳感器分別用一條電纜引入到采集控制室的數據采集器和計算機上，實現集中式采集與控制，這種監測系統適用于設備比較集中、傳輸距離短（不超過100m）的場合。其優點是便于集中統一監測與控制，并且投資少。缺點是需要使用大量的信號電纜，引線長，干擾大。

    分布式監測系統就是對集中式監測系統進行合理的分解，形成單回路、多回路分散控制與集中監視操作相結合的分布式的體系結構，具體就是在傳感器較為集中處安置一智能化數據采集模塊（一般置于設備旁邊），實現現場數據采集、數據處理、誤差修正補償、現場控制報警，同時，各個智能化數據采集模塊，將有用數據轉換為數字信號，再通過一條公共的網絡線（如雙絞線、光纜或無線電方式）傳輸到控制室計算機實現集中監視，同時實現數據的保存、處理、報表等多方面的功能。這種方式具有以下特點： 

(1)采用串行數字化傳輸數據，大大提高了系統的可靠性、精確度和抗干擾能力，同時也延長了數據傳輸距離（可達數公里）。

(2)由于采用公共網絡線傳輸數據，因而大量削減了現場設備與控制室之間一對一連接導線，節省了昂貴電纜線費用，以及電纜安裝和維護費用。

(3)實現設備檢測與控制信息的就地采集、就地處理、就地使用、就地控制，而控制室里的計算機及儀表裝置主要完成數據處理、診斷分析、監督控制、優化控制、協調控制和管理自動化。

(4)安裝維修調試簡便，監測現場設備裝置均采用并行連接，各個端口核對工作量少，并且每臺設備對應監測裝置各自獨立，互不干擾，保證了安裝維修簡便，也避免了維修時全部設備停止運行，影響整個系統。

(5)可擴展性好，若要增加監控數量，只需增加相應傳感器及數采模塊再并行掛接到電纜上即可，而不需再架設新電纜。

二、應用

    勝利油田有限公司純梁采油廠純五注水站共有10臺三柱塞泵，擔負著日注水1200m3的任務。2000年純梁采油廠與上海測控技術研究所合作，在純五注水站應用了現場分布式在線監測系統。

1．測試點分布

    純五注水站共有兩個泵房，10臺注水泵，另有3個儲水罐，一個分水干壓房。根據注水泵現場情況，通過分析論證，確定如下監測點。

(1)單臺注水泵的參數監測：注水泵進口流量、進口壓力（2個測點）；注水泵出口壓力（1個測點）；泵體溫度（1個測點）；電機線電壓、3個相電流（4個測點）。

(2)大罐、緩沖罐水位（2個測點）。

(3)干壓（1個測點）。

(4)總電壓、總電流（2個測點）。整個注水泵站的測點數為85個。

2．監測系統硬件

   由于往復式柱塞泵輸出壓力大，振動大，故對傳感器選擇要求較高。針對這一情況，采用如下傳感器。

(1)進出口壓力為MSC300系列壓力傳感器。

(2)流量傳感器采用LDG一S電磁流量計。

(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。

    每臺泵安裝1個電壓傳感器、3個電流傳感器，用于測量每臺泵的供電線電壓及3個相電流。為了不改變電源控制箱原來的結構，將電流傳感器的輸入端與電源控制箱內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的電壓輸出端相連，電流、電壓傳感器安裝于數據采集箱內，傳感器輸出端與數據采集模塊相連。

    在每兩臺注水泵之間安裝一只數據采集控制箱，每個控制箱內安裝3塊ADAN一4017數采模塊，分別采集兩臺泵的測量參數：三相電流信號（6個參數），線電壓信號（2個參數），注水泵進口壓力（2個參數），出口壓力（2個參數），進口流量（2個參數），泵體溫度（2個參數）。另外預留8個測量通道，供以后數據采集所用。各模塊通過RS一485總線相連形成工業網絡，并接入工業計算機，集中采集處理數據。

    純五注水站自動監測系統操作臺由工業計算機及LED顯示模塊組成。工業計算機通過RS一485總線與各數據模塊相連，采集、處理注水泵上各傳感器的輸出信號，工作人員通過操作監測系統軟件，實時監測整個泵站運行狀況，并記錄當天運行狀態參數，形成報表，供操作人員打印、保存。LED顯示模塊用于輪流顯示單臺泵測量參數及大罐液位、緩沖罐液位及總電流總電壓測量值。如測量值超過預先設置的上、下限，則顯示模塊出現聲、光報警。

3．監測系統軟件

(1)全站監測。通過全站監測，可以了解到全部注水泵的設備運行狀態以及大罐水位、緩沖罐水位、總電壓、總電流、干壓、報警上下限、當前運行的日期時間等參數。

(2)單臺泵監測。提供各臺注水泵的狀態參數：進口流量、進口壓力、泵體溫度、出口壓力、電機電壓及電機的三相電流。

(3)趨勢監測。趨勢曲線顯示注水泵最近幾分鐘內進口壓力、進口流量、泵體溫度、出口壓力的變化趨勢。

(4)參數設置。包括通訊及監測設置、設置報警點兩項。通常情況下，這兩項均不須設置，系統以缺省形式自動處理。當確實需要修改或軟件設計人員更改才需用到這兩項功能。

(5)報表自動輸出打印系統。值班人員可在交接班時選定姓名，在按［自動報表］按鈕后，可自動生成報表并按要求打印。

    該系統已于2002年3月投入正常使用，運行狀況良好。該系統能夠對全站10臺泵機組的運行狀況隨時進行監測和故障報警，自動錄取資料，避免了人為因素造成的各種誤差，同時，也減輕了工人的勞動強度。