高压气体装置性能检测系统.pdf

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1、化工自动化及仪表第38卷高压气体装置性能检测系统贾光政1张富臣1王显伟2(1．东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318；2．大庆石化公司炼油厂，黑龙江大庆163311)摘要介绍了高压气体装置性能检测系统的基本组成，阐述了气体流动性能检测和气密封检测的工作流程，设计了由计算机、PLc、传感器和组态软件组成的数据采集、控制系统，通过合理分配PLC模块的I／O接口和优化设计组态监控程序。实现对系统试验过程中实时数据的采集、监控和远程控制。关键词高压气体装置气体流量检测气密封检测监控系统中图分类号’I他77文献标识码A文章编号1000·3932(2

2、011)07旬800JD3随着国内油气井开采范围的扩大，不断研制高效、可靠地油气井开采所需的井口装置和井下工具成为提高油气井生产效率的重要方面。为了提高油井采收率所实施的二氧化碳注、采工艺，也需要研制开发所需的配套装置和工具。因此，安全、可靠地高压气体性能检测系统十分必要。利用该系统可以进行高压气体注采装置、工具流动性能检测及高压气体密封性能检测，从而保证气井开采和油井二氧化碳注采的新工艺、新装置以及工具的顺利研发⋯。笔者将高压气体性能检测系统的技术特性与设计特点作一介绍。1系统组成高压气体装置性能检测系统是一套集机、电、气等软、硬件于一体，用于检测高压

3、气体装置或工具的流动特性与密封性能的复杂试验系统。该系统由多个子系统协调配套组成，所需的工作流程和检测任务包括压缩空气气源系统、氮气制备系统、氮气预增压系统、氮气一级增压系统、气体注采工具流动性能检测系统、气体注采工具与装置气密封检测系统、气体回收装置、卸压装置、安全防护装置和数据采集与控制系统(图1)。藿H藿鏖

4、l踺罐lI罐气密封检测2系统检测工作流程2．1气体流动性能检测流程高压气体流动性能检测任务是测试气井注、采装置与工具在一定压力、温度条件下的流量特性，主要测量仪器是具有温度和压力补偿的气体流量计和压力传感器，试验压力不高于5．OMPa，流量在3

5、—60m3／h之间，测量精度为±1．0％FS。由于高压气动系统中的状态参数变化具有明显的热力学效应，能量耗散较大，从节能角度考虑，应该在满足试验要求的情况下尽可能减少气体的压缩、膨胀过程，提高能量利用率。设计操作控制流程如下：a．试验准备操作控制流程。压缩空气系统．+制氮装置_+氮气预增压装置_+中压(15MPa)缓冲罐_+氮气一级增压装置一高压(30MPa)缓冲罐。b．试验进行操作控制流程。高压(30MPa)缓冲罐_+中压(15MPa)缓冲罐_控制阀组_装置与工具气体流动性能检测(5MPa)-+回收装置_+氮气一级增压装置_高压缓冲罐．+中压缓冲罐-+

6、⋯_+卸压装置(试验结束)。流程中各装置之间的气体流动通断和变化均根据设定参数或工况参数，由远程控制阀组(主要包括高压气动减压阀、气动球阀、压力传感器及PLC模块等)按预定程序进行调节和控制。2．2气密封检测流程高压气密封检测的任务是测试气井注、采装置与工具在一定压力、温度条件下的气体密封性能，主要测量仪器是具有温度补偿的压力传感器，图1高压气体检测系统的组成牧稿日期：2011硝．13第7期贾光政等．高压气体装置性能检测系统试验压力不高于35．0MPa，测量精度为±0．5％Fs。由于高压气密封检测对流量没有严格要求，为了提高能量利用率，将试验准备和进行的

7、操作控制流程合并设计成以下两个流程：a．低压气密封检测流程(p≤15MPa)。压缩空气_制氮装置_+氮气预增压装置_+中压缓冲罐_+工具气密封检测装置(15MPa以下)-+保压_+氮气回收装置(氮气一级增压装置_+高压缓冲罐_+⋯)-+卸压装置(试验结束)。b．高压气密封检测流程(15MPa≤p≤35MPa)。压缩空气_制氮装置_+氮气预增压装置_+中压缓冲罐-+工具气密封检测装置(15MPa)-+氮气一级增压装置_÷工具气密封检测装置(35MPa)．+保压_+氮气回收装置(氮气一级增压装置_+高压缓冲罐_+⋯)_卸压装置(试验结束)。流程中各装置之间的

8、气体流动通断和变化均根据设定参数或工况参数，由远程控制阀组按预定程序进行调节和控制。3数据采集与控制高压气体装置性能检测系统的数据采集与控制部分主要由工业控制计算机、传感器、PLC模块及控制显示仪表等组成拉]。能采集试验过程中的压力、流量、温度等各种工况参数，直接传输到数显仪表上或通过数据采集卡传输到电脑上，并以数据或曲线形式显示、存储和打印(图2)。温度H与HPLcH控H打印流量Il接口电路llIl机l-赢图2数据采集与控制过程系统主要控制对象是压缩空气系统、制氮装置、氮气预增压装置、氮气一级增压装置、氮气回收装置、中压储气罐、高压储气罐、回收储气罐及

9、控制阀组等。PLC是数据采集与控制的核心，包括1个cPU226和3个EM231模