石油压裂液混配车自控系统的设计与应用.pdf

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1、第１期陈立军等．石油压裂液混配车自控系统的设计与应用９３石油压裂液混配车自控系统的设计与应用陈立军姜其锋刘超张舒心（东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林１３２０１２）摘要针对某油田在石油压裂液控制中所面临的问题，基于ＯＭＲＯＮＣ２００ＨＳ开发了一套石油压裂液混配车自控系统。介绍了自控系统的工作原理、硬件组成、软件流程及其所实现的功能。现场试验与实际应用表明：该自控系统可以按照生产需要快速配置不同比例的石油压裂液，橇出口粘度达到试验最高粘度的８６％以上，大幅提高了配液质量并减少了胶粉浪费。关键词石油压裂液混配车自控系统ＰＬＣ中图分类号ＴＨ８６２文献标识码Ｂ文章编号１０００

2、３９３２（２０１５）０１００９３０４石油是一种不可再生能源，为了能够以最大利用ＰＬＣ配置灵活、控制方便和适应性强的优效率生产，就需要采用先进的计量仪器和控制方点，同时配备了高精度的传感器和可靠的控制单法，避免造成不必要的浪费，同时对环境保护也具元，ＰＬＣ在采集现场传感器数据后，将其作为反馈有重要作用。目前，国际上使用的石油压裂液分信号与预设的参数进行对比计算，然后输出信号为水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压调节控制单元，再进行对比计算，直到输出符合要裂液和乳化压裂液。国内油田普遍采用配制水基求，最终实现液位的自动控制。系统采用触摸屏压裂液的方法，即在一个固定井

3、场或配液站内，按作为监控界面，将系统的运行状态直接显示出来。照批次总量对应的比例添加水和乳化剂，充分搅上位机由一台１５英寸的触摸屏进行人机交互控拌均匀后放置一段时间，使乳化剂和水完全溶涨制操作，下位机控制主要由一套ＰＬＣ控制系统柜［１］并保证达到粘度要求。此生产工艺生产技术落和电气控制柜组成。系统设备层之间采用Ｉ／Ｏ模后、劳动强度大，基液的混配速度慢、粘度低、残余块进行采集和控制：配置了模拟量输入模块，用来液量多、波动大，容易产生“水包粉”，配液质量采集液位和电子秤信号；数字量输入模块，用来采差，浪费大且污染环境。在长时间的配制、存放和集输入、输出流量；模拟量输出模块，用

4、来调节各运输过程中，由于配液池及运输车辆等无法保证种上料泵的转速；数字量输出模块，用来控制各种清洁，导致基液降解严重、豁度降低，如不能及时原料的添加量。使用，基液将全部变质腐坏，造成极大的损２工作原理［２，３］失。石油压裂液混配车的出现，改变了我国石油压裂液混配车自控系统由硬件部分、软目前较为落后的现场连续配液现状。件部分和配套仪器组成。整套设备由工控ＰＣ机针对某油田在石油压裂液配置过程中存在的统一控制，各参数全部在线显示，系统根据预先设配液设备和技术落后，配置耗时，储存过程中压裂定的程序自动进行配液。该自控系统可以根据输液容易变质，劳动强度大，余液排放污染环境和严入的参

5、数自动计算基液和各种添加剂的配比比重制约施工效率的问题，结合该厂实际情况，设计例；实现对管道流量及液体、固体余量等信息的采了石油压裂液混配车自控系统，以提高瓜尔胶液、集和显示；实现对混配车上水泵、阀门及给料器等［６］液体添加剂的配比精度和控制速度，使连续混配、设备的自动控制；实现对整套系统的自动监测，［４］即配即压成为可能。发生错误时进行自动报警，并自动记录整个生产１系统简介过程。石油压裂液连续混配车自控系统采用模糊控［５］制方式，以Ｃ２００ＨＳ型ＰＬＣ作为主控制器，充分收稿日期：２０１４１１２７（修改稿）９４化工自动化及仪表第４２卷３系统设计时采用面向对象的程序设计

6、语言和可编程逻辑控３．１硬件组成制终端设计平台ＮＳＤｅｓｉｇｎｅｒ进行程序设计，设计系统控制核心采用的是Ｃ２００ＨＳ型ＰＬＣ，该出操作简单、灵活且直观的用户界面，并用图形显型号ＰＬＣ采用紧凑的模块化结构，最大Ｉ／Ｏ点数示的方式反映配液过程，以便用户对配液过程和为４８０点，而且还具有远程Ｉ／Ｏ系统，可将Ｉ／Ｏ点采集数据进行分析。自控系统的ＮＳ界面如图２数扩展至１７９２点；虽然它属于小型ＰＬＣ，但提供所示。了较快的指令处理速度。系统所需控制的数字量输入点数为１８０点，数字量输出点数为１１０点，模拟量输入点数为２９点，模拟量输出点数为２０点。［７］同时还需选择相应的通信模块和

7、电源模块。系统的电气结构如图１所示。自控系统是石油压裂液配液站的重要组成部分，主要完成对基液混配、添加液体、添加固体、交联剂混配、搅拌和发液部分的自动、手动控制，完成配液和发液过程。系统主要由动力系统、液压系统、粉料系统、混合系统、添液系统和控制系统组成。自控系统由上位监控级和控制级组成。监控级的主要设备图２自控系统的ＮＳ界面是ＮＳ触摸屏，完成对配液流程的控制，以及对设３．２．２ＰＬＣ程序备运行状态和测量数据的实时显示。控制级由ＰＬＣ通过程序来实现对系统的控制，不同型ＰＬＣ对各设备进行自动操作。号的ＰＬＣ都有属于自己的编程语言