海洋平台间接电加热器控制系统设计.pdf

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1、石油和化工设备-8-论文广场2017年第20卷海洋平台间接电加热器控制系统设计123刘志芳，高树凤，刘志强（1.海洋石油工程股份有限公司，天津300452）（2.天津修船技术研究所，天津300456）（3.中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津300452）[摘要]在海上油气生产过程中，存在着不同的用热需求。本文介绍了一种间接电加热器的工作原理，根据工艺需求，提出了基于S7-300的间接电加热器控制系统的设计方案，该系统投运以来，运行平稳、可靠，温度控制精度高，满足了生产实际需要。[关键词]海洋平台；间接电加热器；PLC；S7-300在海

2、洋平台的油气生产过程中，油气处理工本身进行安全有效保护。在电加热器导热油膨胀艺系统、辅助工艺系统及生活系统在不同情况下箱上，安装有导热油高低液位保护并与控制系统存在着不同的用热需求。为满足平台上的热用户联锁，对设备进行有效保护。需求，电加热器作为清洁、高效的生产设备，在2系统方案设计海上油气田开发中经常用于供热源。本文介绍了本系统选用西门子S7-300可编程逻辑控制一种基于S7-300的间接电加热器控制系统的设计器，因其具有模块化结构、易于实现分布式的配方案。置以及性价比高、电磁兼容性强、现场抗干扰能1间接电加热器工作原理力强等特点，完全满

3、足本系统的控制要求。间接电加热器专门用于加热流动的高压天然生产过程中的介质出口温度、导热油温度及气、石油气等易燃易爆气体及腐蚀性强的气体、油位等数值均在监控画面上显示。液体介质。用它既可有效地解决天然气、石油气控制系统向DCS系统提供运行、停止状态信等类介质在液态转为气态或高压转为低压时需补号，以及导热油超温、油位高低、出口温度过充大量热量的技术问题，也可用于含气量较高的高、过载等公共报警/单元关断信号，并触发控制原油、含焦量高的劣质油以及含氯离子等腐蚀性柜上的声光报警器，同时触摸屏上也会弹出报警液体介质的加热。窗口。间接电加热器是电加热芯

4、插入充满导热油的导热油内部设有用于超温检测的温度变送套管内，被加热介质从入口进入电加热器的换热器，当检测到加热器内部的温度超过设定值时，腔，沿折流板导向曲折翻滚，与换热套管内被电控制系统自动关断电加热器，同时触发报警指示加热芯加热的导热油（管内常压）充分换热，流灯。向出口。电加热芯与被加热介质不直接接触，能同时根据工艺要求，系统设有DCS控制/本地避免电加热芯在高压及腐蚀工况下爆管，引发安控制选择开关，用户可以通过控制柜上按钮启停全生产事故。加热器，也可以通过DCS远程控制。在电加热器出口处装有测温传感器，采集温综上所述，系统框图如图1所示

5、。度变送器信号至温度控制系统，实现自动及智能控制，也可实现与上一级中控系统的通讯。同时该加热器还设有导热油超温保护，在电加热器导作者简介：刘志芳（1976-），女，山东诸城人，北京化工大学毕热油超温时能够通过自身的温控系统对电加热器业，硕士，工程师。在海洋石油工程股份有限公司从事仪控方面的工作。第6期刘志芳等海洋平台间接电加热器控制系统设计-9-图1系统框图3电气原理设计加热器功率较大，为了均衡分布负荷，采用分3.1主电路设计组控制，共分三组，其中每组电加热器功率为116.67kW，分组控制的主回路原理图如图2。当断该系统的电加热器的功率为

6、350kW，换热腔路器QF1闭合后，通过控制接触器KM1~3的通断内的工作压力为8100~22200kPaG，工作温度为来控制电加热器的功率输出。19~41℃，介质出口温度设定值为41℃，因为电图2主回路原理图3.2SCR可控硅模块到出口介质温度信号后，与事先设定的温度值进本系统采用西门康可控硅作为开关元件，能行比较，经PID调节后输出功率信号P1到SCR控制有效避免传统继电器的频繁吸合造成的损坏。且模块，通过控制SCR来控制加热器功率输出，从具有动作快、寿命长、可靠性高等优点。PLC采集而控制主回路加热元件电流大小，使出口介质的石油和化工

7、设备-10-论文广场2017年第20卷温度平稳地保持在设定值上。可控硅控制回路原理图如图3所示。图3可控硅控制回路原理图3.3PLC电路设计本系统PLC选用西门子紧凑型CPU314C-2DP，在CPU314C-2DP中，提供有24路数字量输入，16路数字量输出以及4路模拟量输入和2路模拟量输出（用于电流/电压信号），PLC接线图如图4所示。安装在出口管线上的温度变送器TT-2010测量出口介质温度，TT-2010输出4~20mA信号送给模拟量输入模块，经A/D转换成数字量，PLC将它与温度设定值SP图4PLC接线图作比较，对偏差进行PID运

8、算，将结果送给模拟量输出模块，经D/A转加热器电源。换变为模拟量信号P1，用来控制可控硅的导通角4人机界面设计大小，从而调节电热丝的加热，改变出口温度大人机界面显示屏选用SMAR