摘 要：隨著井站自動(dòng)化程度的不斷提高，自控儀表在徐深氣田得到廣泛的應(yīng)用，作用也愈顯突出，其測(cè)量準(zhǔn)確與否直接影響到井站能否安全生產(chǎn)。為了保證自控儀表測(cè)量準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)，本文在研究了徐深氣田在用的測(cè)量溫度、壓力、液位和流量的四類自控儀表的功能、結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從安裝、使用及維護(hù)、計(jì)量介質(zhì)、站控系統(tǒng)等多角度，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例對(duì)影響其準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，并提出相應(yīng)的認(rèn)識(shí)和建議，為自控儀表的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行提供保證，也為相關(guān)工作提供參考和依據(jù)。

 

近幾年來(lái)，隨著新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，在徐深氣田天然氣采輸生產(chǎn)工藝中應(yīng)用了大量的自控儀表，極大地提高了井站的自動(dòng)化水平。但由于自控儀表對(duì)安裝、計(jì)量介質(zhì)、維護(hù)保養(yǎng)等都有較高要求，隨著使用年限的增加暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題，制約著正常生產(chǎn)。因此，有必要對(duì)自控儀表的影響因素進(jìn)行綜合研究，有針對(duì)性地采取各種措施，充分保障儀表長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，確保安全生產(chǎn)。

 

自控儀表，是由若干自動(dòng)化元件構(gòu)成的，具有較完善功能的自動(dòng)化技術(shù)工具。它一般同時(shí)具有數(shù)種功能，如測(cè)量、顯示、記錄或測(cè)量、控制、報(bào)警等。單個(gè)自控儀表本身是一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)又是整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的各類自控儀表通常與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、RTU/PLC 等站控系統(tǒng)配合使用，有的只進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，有的還參與工藝控制。目前徐深氣田自控系統(tǒng)就是以 PLC 站控系統(tǒng)為中心, 應(yīng)用壓力儀表、溫度儀表、液位儀表及流量?jī)x表等自控儀表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)參數(shù)的采集、傳輸，然后經(jīng)過(guò) PLC 站控系統(tǒng)運(yùn)算處理后，zui終在上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或遠(yuǎn)程控制。

影響自控儀表正常運(yùn)行的因素有很多，下面將主要從安裝、使用和維護(hù)、計(jì)量介質(zhì)、站控系統(tǒng)等對(duì)其影響較大的因素分別進(jìn)行研究。

1 儀表安裝 

安裝質(zhì)量直接影響到儀表的使用，如果安裝環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題，那么即使性能再好的儀表以及后期再好的維護(hù)和管理，都不能使儀表的性能達(dá)到zui佳。各類自控儀表在安裝方面均有其具體規(guī)范和要求，比如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50093-2002、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SYT0090-2006 就對(duì)自控儀表取源部件、儀表的安裝及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等均作了具體的要求，規(guī)范安裝可以提高自控儀表的準(zhǔn)確度，減少系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)場(chǎng)安裝中因工況條件的限制及安裝人員的技術(shù)水平等因素會(huì)影響自控儀表的安裝質(zhì)量。其影響主要體現(xiàn)在以下兩方面：

 

（1）安裝方式不規(guī)范

每類自控儀表均有其適用條件，如果現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件與儀表的適用條件不相符，則會(huì)影響到儀表計(jì)量的準(zhǔn)確性。例如：速度式流量計(jì)的安裝，要求其前后有一定的直管穩(wěn)定段，如果上下游直管段長(zhǎng)度不夠，氣流得不到充分發(fā)展，將使流量計(jì)計(jì)量結(jié)果造成較大誤差；壓力取源部件的安裝位置應(yīng)選在被測(cè)流體流速穩(wěn)定的地方，為此在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50093-2002 中 4.3.2 規(guī)定，壓力取源部件與溫度取源部件在同一管線時(shí)，應(yīng)裝在溫度取源部件的上游側(cè)。如果壓力變送器安裝在了溫度變送器的后面，這將會(huì)影響到壓力變送器測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

 

（2）安裝質(zhì)量不合格

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY 4205-2007 對(duì)安裝質(zhì)量有明確的要求：接線正確、牢固，導(dǎo)電良好等。在徐深氣田所應(yīng)用的自控儀表中，因安裝質(zhì)量不合格影響儀表運(yùn)行主要有以下兩方面表現(xiàn)：由于防爆接頭連接不緊密，雨水滲入變送器接線腔，易造成變送器故障或輸出電流異常、Pt100 型鉑熱電阻的線路連接處生銹，導(dǎo)致溫度輸出值偏大；信號(hào)電纜接入變送器后留得過(guò)長(zhǎng)過(guò)粗，接線完畢恢復(fù)儀表外殼時(shí)造成電纜擠壓破損，引起短路，使儀表出現(xiàn)故障或輸出電流異常。

 

2 使用和維護(hù) 

良好的使用和維護(hù)是儀表穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證。使用和維護(hù)不當(dāng)影響自控儀表的運(yùn)行，主要有以下兩方面：

（1）儀表原理不清晰，致日常操作不正確

每類自控儀表都有其自身的工作原理，如果了解原理就會(huì)對(duì)其日常操作和使用起到指導(dǎo)的作用。相反如果對(duì)儀表的主要結(jié)構(gòu)和工作原理不了解，誤操作就會(huì)導(dǎo)致儀表故障或儀表出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，無(wú)法迅速查明原因，實(shí)例如下：在磁性液位計(jì)安裝初期，由于對(duì)其工作原理不清晰，導(dǎo)致在啟停液位計(jì)時(shí)，開(kāi)關(guān)上下控閥門(mén)時(shí)操作順序的錯(cuò)誤，導(dǎo)致浮子受到強(qiáng)烈的撞擊而發(fā)生損壞。差壓變送器是基于膜片的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量的，新員工由于對(duì)這一原理不了解，導(dǎo)致在進(jìn)行導(dǎo)壓管路吹掃時(shí)，控制閥開(kāi)關(guān)頻繁而猛烈，致使壓力也頻繁而猛烈地反復(fù)作用在變送器的傳壓膜片上，易導(dǎo)致膜片損傷，使儀表?yè)p壞或出現(xiàn)較大測(cè)量偏差。

（2）儀表特性未掌握，致維護(hù)措施不得當(dāng)每類自控儀表都有其自身的特點(diǎn)，在維護(hù)、使用過(guò)程要根據(jù)儀表的特點(diǎn)，采取不同的措施，這樣才能保證其正常運(yùn)行。實(shí)例如下：

某站污水罐處雷達(dá)液位計(jì)冬季環(huán)境溫度低時(shí)，總是高報(bào)顯示滿罐，現(xiàn)場(chǎng)我們也做了保溫。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，由于雷達(dá)液位計(jì)是依靠天線發(fā)射和接收微波并通過(guò)計(jì)算來(lái)進(jìn)行液位的測(cè)量的，一旦天線產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，就會(huì)使發(fā)射出去的微波直接被反射回來(lái)，所以一直顯示滿罐，為此雷達(dá)液位計(jì)的天線也是保溫的重點(diǎn)。

 

3 計(jì)量介質(zhì) 

儀表通常是與被測(cè)介質(zhì)（天然氣和水）直接或間接接觸的，為此，計(jì)量介質(zhì)的潔凈與否，介質(zhì)的物性參數(shù)等特點(diǎn)，均會(huì)影響到儀表的正常運(yùn)行及計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，具體主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：

（1）介質(zhì)含雜質(zhì)

由于采出的天然氣常含有雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)分離后產(chǎn)生的污水也含有各種雜質(zhì)，與此種計(jì)量介質(zhì)相接觸的儀表的正常運(yùn)行及計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性就會(huì)受到不同程度的影響。天然氣中的雜質(zhì)易造成孔板粘有污物、劃痕甚至損壞，從而導(dǎo)致孔板流量計(jì)流量計(jì)量的不準(zhǔn)確。天然氣經(jīng)分離后產(chǎn)生的污水中雜質(zhì)偏多，雜質(zhì)在浮子以及液位計(jì)腔體上的堆積，就會(huì)影響浮子的上下自由移動(dòng)，造成磁轉(zhuǎn)柱液位計(jì)對(duì)液位的測(cè)量偏差；也會(huì)造成造成浮球液位控制器卡脖，使上位機(jī)上容器的液位始終顯示液位高報(bào)或低報(bào)；zui典型的就是造成金屬管浮子流量計(jì)無(wú)法正常使用。污水內(nèi)黑色雜質(zhì)聚集在測(cè)量管內(nèi)，在流量計(jì)運(yùn)行中對(duì)測(cè)量管造成磨損，聚集凝結(jié)較大的雜質(zhì)還會(huì)對(duì)浮子托盤(pán)帶來(lái)撞擊，造成托盤(pán)磨損甚至完全損壞。在故障處理時(shí)發(fā)現(xiàn)了流量計(jì)核心部件轉(zhuǎn)子被打彎、測(cè)試管接口處金屬纏繞墊片損壞并進(jìn)入測(cè)試管內(nèi)將轉(zhuǎn)子頂起、測(cè)量管腔體內(nèi)出現(xiàn)結(jié)塊雜質(zhì)、浮子托損壞等現(xiàn)象。

（2）天然氣含水 

目前部分井站外輸?shù)目装辶髁坑?jì)所計(jì)量的是未經(jīng)三甘醇脫水裝置脫水的天然氣，由于含有未被分離掉的飽和水，冬季溫度低時(shí)凝析出液態(tài)水后易在差壓變送器的引壓管內(nèi)結(jié)冰，從而造成壓管堵塞，zui終影響孔板流量計(jì)計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

 

（3）物性參數(shù)變化

此部分主要指的是孔板流量計(jì)。由于孔板流量計(jì)測(cè)量的流量不僅與壓力、溫度和差壓有關(guān)，還與天然氣的物性參數(shù)有關(guān)。這里主要指對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大的相對(duì)密度。

 

4 站控系統(tǒng) 

目前，徐深氣田各集氣站均安裝有 PLC 站控系統(tǒng)，該裝置可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和遠(yuǎn)程控制，給站內(nèi)的生產(chǎn)管理帶來(lái)了很大方便。所用自控儀表用于檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)參數(shù)，然后將信號(hào)傳輸給 PLC 站控系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)運(yùn)算和處理后，zui終在上位機(jī)上進(jìn)行參數(shù)的顯示，zui終實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，為此，如果站控系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，也會(huì)影響到儀表的應(yīng)用效果，具體表現(xiàn)為如下三個(gè)方面：

（1）設(shè)置問(wèn)題

這里主要指的是儀表量程的設(shè)置，由于自控儀表傳輸回來(lái)的都是標(biāo)準(zhǔn)的 4-20mADC 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，系統(tǒng)根據(jù)上位機(jī)上設(shè)置的量程進(jìn)行換算，然后進(jìn)行參數(shù)的顯示和計(jì)算，如果設(shè)置與儀表真實(shí)量程不符，會(huì)造成上位機(jī)上顯示的數(shù)據(jù)與實(shí)際不符。

（2）硬件故障

現(xiàn)場(chǎng)自控儀表所采集的生產(chǎn)參數(shù)傳輸?shù)秸究叵到y(tǒng)的模塊中，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)運(yùn)算和處理后，zui終在上位機(jī)上進(jìn)行顯示。如果系統(tǒng)模塊出現(xiàn)故障，則上位機(jī)上將不顯示或顯示出錯(cuò)誤的運(yùn)行參數(shù)。

（3）軟件故障

如果系統(tǒng)的運(yùn)算和處理程序出現(xiàn)問(wèn)題，則會(huì)造成站控系統(tǒng)計(jì)算出的數(shù)值錯(cuò)誤，從而造成測(cè)量、顯示數(shù)據(jù)不正確。

 

5 認(rèn)識(shí)及建議 

（1）監(jiān)督安裝質(zhì)量

在儀表安裝施工過(guò)程中，要加強(qiáng)儀表安裝質(zhì)量的監(jiān)督，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保安裝質(zhì)量，通過(guò)對(duì)儀表安裝質(zhì)量的監(jiān)督，一是可以及早進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，核查施工質(zhì)量，二也可以提早學(xué)習(xí)，為以后的使用維護(hù)打下基礎(chǔ)。

（2）加強(qiáng)員工培訓(xùn) 

加強(qiáng)對(duì)員工和技術(shù)人員的培訓(xùn)，使其掌握各類自控儀表的結(jié)構(gòu)和原理，避免因原理不清楚導(dǎo)致操作失誤，zui終造成儀表計(jì)量不準(zhǔn)確或損壞的情況發(fā)生。

（3）及時(shí)修正計(jì)量參數(shù)

目前也周期性對(duì)天然氣進(jìn)行取樣和分析，但在取樣周期內(nèi)，隨著開(kāi)關(guān)井?dāng)?shù)的變化，天然氣的物性參數(shù)也在變化，為此可考慮縮短氣樣的分析周期，或安裝在線氣體組分分析設(shè)備，實(shí)現(xiàn)氣體組分的在線實(shí)時(shí)分析，以及物性參數(shù)的實(shí)時(shí)更新，可有效降低因物性參數(shù)更新不及時(shí)對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性造成的影響。

（4）加強(qiáng)站控系統(tǒng)維護(hù)

每個(gè)儀表都有檢定周期和維護(hù)制度，站控系統(tǒng)也不應(yīng)例外，應(yīng)定期對(duì)站控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)、升級(jí)及漏洞修補(bǔ)，排除此因素對(duì)自控儀表正常運(yùn)行的影響。

（5）發(fā)掘自控儀表潛力

目前徐深氣田自控儀表的作用還僅局限于檢測(cè)，為此以后可考慮發(fā)揮自控儀表更大的作用，繼續(xù)開(kāi)發(fā) PLC 站控系統(tǒng)，使自控儀表更多的參與控制，從而進(jìn)一步提高井站的自動(dòng)化水平。