计量装置自动化监控

计量装置自动化监控（精选八篇）

计量装置自动化监控 篇1

随着电网运行技术不断发展和运营管理服务水平的不断提高,电力计量作为电力系统主要技术基础之一,其技术水平、监督力度也不断提高。对电能计量装置的要求不再局限于准确的电量数据定期提供,而更注重信息数据及时反映与数据变量的科学分析与跟踪等过程监控的实现,它及时反映各种经济技术指标,为企业经营提供科学的决策依据。因此,在电力供应形势紧张的情况下,在实施错峰用电管理和用户负荷管理阶段中采用电能计量装置在线监控,是有效实现电能计量装置远程管理、及时跟踪检测电网数据的科学方法,它提高了电力系统管理自动化水平和运行管理效益。

2 技术难点和重点

(1)电能计量装置及其二次回路。高计量准确度的电流、电压互感器应能保证在二次测量的一次负荷信息不失真地被准确计量,独立的标准接线方式计量二次回路能将所有来自回路的线损耗、接点损耗等引起压降而造成的计量误差降到最低。

(2)多功能电子式电能表,是系统数据基础来源,具备分时控制功能、负荷曲线记录功能、电流电压越限报警功能,可实现电量冻结、实时监视、事件记录,同时配置数据输出接口,能将数据准确输出。

(3)电能采集终端,是将电能表数据收集上传的关键设备,根据计量点特别要求的抄表时刻和时间间隔进行自动抄表和数据保存,以扩展表计的数据存储容量,实现数据分级暂存,从而保障电能表数据的高可靠性。

(4)覆盖计量点范围的信息通信网络,是整个系统的重要组成部分。其解决方案的设计正确与否,将直接关系到系统建设的成败。

(5)服务器以及主站设备,是系统实现数据监控分析的主要设备。

以上5点是实现电能计量装置在线监测过程中应首先具备的技术条件,其中前4点为现场运行环境的构建,需要对实际的运行现场展开相应的技术改造。

3 现场环境建设的实施方案与步骤

(1)开展电能表更换工作,挑选工作性能稳定的多功能电能表代替传统的机械表,解决部分电能表无法实现信息传输的问题。通过RS-485通信接口将变电站所有电能表信息量传送给远方微机后台,避免了人为干预和人工计算误差,从而提供实现远方变电站的计量装置在线监控所需的大量准确、可靠的基础数据。

(2)对计量二次回路进行改造,包括调整电流及电压回路的接线,使计量电流电压取自互感器的最高精确度等级的绕组,并且尽可能不与其他专业共用绕组,从而符合规范要求的精确度等级要求(见表1)以及必须使用独立绕组的安装要求,从数据的采集源头保证其准确可靠、运行稳定。

注:对本规范正式实行之前已有的电能计量装置可采用括号内的等级,对新建的计量装置应采用括号外的等级。

(3)安装电能数据采集终端,并按实用化的要求对其技术性能进行调试,解决电量采集器和电能表之间的通信连接问题。

(4)建立通信传输通道,实现系统对远方电能量数据的准确、可靠、完整、及时采集。

4 技术改造过程

(1)开展电能表更换工程。

确保系统数据源头准确可靠、稳定,将所有不能满足传输与监测需求的、以及准确度等级不能满足要求的感应式电能表(含复费率机电式电能表)、电子式电能表更换成多功能全电子式电能表,精简电表种类,加强电表管理,实现了计量点的计量分时控制、负荷曲线记录、电流电压参量值实时监视、计量事件记录等计量应用的变革,使电量变量分析依据更为可靠科学而又直观便捷。首先需要调查各变电站、开关站、上网电厂电能计量装置基本情况,统计各种型号规格电能表历年运行情况,从中甄选性能优良、运行可靠、准确度高的多功能电能表以备使用。

(2)对不符合现行计量要求的电能计量二次回路进行改造。

《电能计量装置技术管理规程》中明确要求,计量用的电流、电压互感器(绕组)均应符合相应的精确度等级要求,且电流互感器二次绕组与电能表之间应分别采用分相连接,所以对具备调整条件的回路直接更正电流电压计量二次绕组接线,使其符合精确度的要求和分相接线要求。对于必须通过更换一次设备才能实现的情况,则让计量装置分相接在互感器的最高准确度等级的独立绕组上。此项工作需要对运行中的变电站线路计量回路进行调整,涉及的改造工程量以及施工难度较大,费时费力,但其效果将使得计量更为准确可靠,可以提高系统对电量不平衡率的统计和分析的准确性。

(3)安装电能采集终端,并完成站内电能表与终端的通信调试。

目前国内电能现场采集终端产品尚未成熟,需要不断改进,我们与厂家一起共同研究解决终端的技术问题,其中包括改进软件功能,以快捷方式快速查询数据及电网告警事项;为运行检查方便,改进初始三极密码设置方式;改进兰吉尔ZD表与终端设置通信速率及告警事项读取方式;增加在终端液晶上明确显示电表失压事件的发生或恢复信息;增加电能表失压事件支持功能。解决了诸如试验时出现终端重启,和RS-485口接静电试验时仪器出现死机必须重启终端等问题。经历了多次安装前调试、安装试运行、数据跟踪分析、终端升级、再安装运行的过程,终端运行日趋稳定,数据传送以及抄送速率不断提高。

(4)通信传输通道的建立。

根据佛山地区电网计量装置在线监控系统的需求和佛山电力通信网的实际情况,佛山地区电网计量装置在线监控系统的通信解决方案采用了多种方式:

1)500kV、220kV、110kV变电站采用以IP数据网络方式为主通信通道,专线MODEM方式为备用通信通道的通信方式。由于佛山电力综合数据通信传输网络已经覆盖至各变电站,可以在网络上为电网计量装置在线监控系统设置一个VPN(虚拟专用网),使得各变电站计量终端与主站通信前置机可以进行直接IP通信。随着佛山地区电力调度数据网络的逐步形成,根据相关技术规范,系统的网络通信通道将逐步切换到调度数据网上来。同时,我们在各变电站的PCM设备开通四线模拟电路,为系统提供了备用传输通道。

2)上网电厂采用了拨号MODEM的通信方式。由于区内各电厂大都采用电力载波实现与地区的调度通信,载波设备的二线和四线通道已分别被调度电话和调度自动化所占用,不能为电能量系统提供通信通道。通过向电信公司租用电话线路,采用拨号MODEM方式,经济快捷地解决了这个问题。

广东佛山局电能量计量遥测系统配置图如图1所示。

5 效果检查

利用计量遥测系统将各变电站反映电能计量装置的运行情况数据通过网络远程传输到主站或计量服务器,让计量人员能及时跟踪现场计量装置的运行情况,取得的效果十分明显:

(1)实现了佛山电网各计量点的计量分时控制、负荷曲线记录、电流电压参量值实时监视、计量事件记录,使电量变量分析依据更为可靠科学而直观便捷,加强了电表的管理。

(2)2009年通过在线监测共发现电能计量装置异常现象41起,包括表计通信失败、终端故障、电能表数据异常、母线电量不平衡等,异常现象的迅速发现使电能计量管理人员能及时制定相应的对策,保证消缺质量。

(3)本系统支持远程电能计量装置的故障诊断,对于母线电量以及计量异常分析很有帮助:2009年1月变电部报表报变电站母线电量不平衡数共为18条,经过系统数据分析,很多是抄表有误(原因分别有抄表时间不统一、计量变比改造后没有更正、旁路代线路或设备停运手工补抄出错等),数据修正后变电站母线电量平衡率不合格现象有了很大的改观,2009年10月仅余2条母线电量不平衡。

6 结语

计量装置自动化监控 篇2

实现调车信号监控装置自动控制的设想

由于机车监控器不能对调车信号进行自动控制,经常发生乘务员在调车作业时,因未确认调车信号,而冒进调车信号机,已成为调车作业惯性事故.为扼制调车作业闯“蓝灯”的惯性事故,设想利用机车“防撞土挡装置”通过较少的.投入改造,实现时调车信号的自动控制.

作 者：黄仕军 作者单位：上海铁路局合肥机务段刊 名：上海铁道科技英文刊名：SHANGHAI RAILWAY SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：U2关键词：调车信号 监控装置 自动控制

计量装置自动化监控 篇3

计量装置远程巡检主要是通过计量自动化系统采集的遥测量数据来判断现场计量装置运行是否正常,包括接线有无问题,电能表、互感器等是否正常工作,时钟是否准确,有无异常改动等等。远程巡检仅仅是实现部分巡检功能,并不能完全代替人工巡检工作,其目的主要是尽快发现问题。

1 计量自动化系统介绍

计量自动化系统是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、电能计量技术和电力营销技术为一体的用电需求侧综合性的实时信息采集与分析处理系统。它以公共的通信网络为主要通讯载体,以无线、公用电话网、光纤网为辅助通讯载体,通过GPRS、CDMA等多种通讯方式实现系统主站和终端之间的数据通讯,具有远程抄表、用电计量异常信息报警、电能质量检测、线损分析、电压管理和负荷管理等功能。通过计量自动化系统数据,能很好地实现计量装置的远程巡检。

2 系统自动巡检功能的实现

2.1 自动巡检功能目标

(1)能在一定周期内(一月),按指定的规则将接入计量自动化系统的计量装置巡检一遍(主要是专变与公变)。

(2)系统对各巡检功能进行整合,能让计量装置运维人员比较方便的,系统地巡检完一个计量装置,能通过实时召读数据绘制六角图,巡检完之后可以导出完整的巡检记录。

2.2 自动巡检功能实现过程

将巡检范围内的计量点平均分配到每天进行巡检(计量点编码对月天数取模=当天日期)

2.2.1 计量回路检查

(1)反极性检查。取前一周内某天负荷高峰时连续三个时间点遥测量数据(电流、电压、功率等二次侧值)进行反极性检查。

或

或

当满足以上一个条件时认为现场有某相反向接线。

或

或

时认为现场有两相反向接线。

(2)计算相位角。根据以下公式计算各相相位角:

三相四线

三相三线

根据计算出的相位角判断现场接线是否正确

2.2.2 电压电流异常检查

(1)电压异常检查规则。对于每个计量点,若一周内采集的电表的电压数据中(每天采集96点),有96个电压数据小于额定电压值的70%,则认为异常。此类针对采集的数据进行分析,主要针对保险管接触不良、终端未及时将报警事件反馈主站等情况(当某个时刻的三相电压、电流同时为0时需过滤)。

(2)电流异常检查规则。对于每个计量点,如果一周内采集的电流数据中(每天采集96点),某一相的全部电流数据小于0.02并且另外两相或一相的电流数据大于0.5安培,则形成电流失流事件(当某个时刻的三相电压、电流同时为0时需过滤,如果PT变比>1时,不需判断B相电流,并且该段时间内正向有功表码如未走字则过滤该计量点)。

2.2.3 电能表计量误差测量

以月为单位,终端走得快而电表走得慢时,认为电量异常。具体判断条件是:在统计周期内,当负控终端计量的电量比对应电表计量的电量大5%及以上并且终端计量电量要大于1000kwh,(终端或电表的起始表码中任意一个值为0或空需过滤,并且要剔除换表的情况)。

系统取巡检日期的上月电量进行比对。计算公式:(终端电量—电表电量)/电表电量*100%。终端电量<电表电量时认为正常。当一个终端对应多个电能表时,因无法确认终端与哪个电能表是相同的计量回路,故此种情况默认正常。

2.2.4 时钟异常检查

根据最近一周的电能表时钟超差事件判断时钟是否正常,并记录时钟超差量,终端时钟可以通过主站每天进行对时,所以默认终端时钟是正确的。通过终端上报的电能表时钟超差告警事件,可以定位时钟有偏差的电能表,比较告警事件附带的终端时间与电表时间,可以将电能表时钟偏差具体到分钟。

2.2.5 计量合理性检查

根据巡检日期前一周的最大负荷发生时间的三相电流判断CT变比是否合理。判断规则为:

(1)默认电流额定值为5A

(2)当选定的三相电流值都小于额定电流值的5%时认为计量不合理,否则认为计量合理。

2.2.6 功率因数检查

巡检时实时召读当前总功率因数值,当总功率因数值小于或等于0.5时认为功率因数异常。当召读失败或召读到无效数据时认为正常。

2.2.7 多功能表功能检定

检查表码各费率之和与总的比较,若差值绝对值>1,则认为功能检定不通过,具体实现时可以查询该计量点在最近一个月内有无表码异常事件、“各费率之和!=总”事件,若有则认为功能检定不通过,若无则同能检定通过。

3 结语

利用计量自动化系统系统实现计量装置远程巡检能大大提高运维人员的工作效率,及时,准确地了解计量装置的健康状态,真正达到精益化管理的要求。从惠州供电局的应用效果看,也确确实实给计量装置运维人员带来极大的便利,运维人员根据巡检结果可以有正对性地制定工作计划,对一些异常的设备进行巡视和整改,确保计量装置的安全稳定运行。同时,通过对异常数据的分析,也能及时发现并查处一些窃电行为,维护企业的经济效益。

参考文献

[1]李文军.电能计量装置在电力企业管理中的重要性分析[J].城市建设理论研究,2013(14).

自动化电能计量装置的安全性能研究 篇4

1 电能计量技术中容易出现的问题

随着计量技术的不断发展, 企业生产管理的安全性能更应得到重视, 只有保证企业生产管理的安全进行, 才能取得长久的效益。电力技术一直在发展, 传统的电能计量管理已经不能跟随如今科学技术发展的脚步, 只有科学化的自动计量管理才能真正适应现代科学技术的发展。目前的计量管理模式正在不停的向着智能化和网络化发展, 供电企业的管理人员所承担的责任越来越高, 但只有计量管理方式的完善和管理人员的严格自律才能真正降低供电企业的损失, 真正提高企业的经济效益。目前我国已经实施了电能计量集中管理的模式, 实现了计量管理模式的重大改革。这种管理模式可以对资源配置进行深入优化, 大大地提高了电能计量工作的效率, 建立起了一套科学合理的自动化电能计量管理体制。

如今的电能计量管理体制虽然有了很大的改革, 但还存在一系列问题。首先是计量设施方面的问题, 在很多电力系统中, 如果电能计量设施老化, 最终的计量结果一定是不准确的, 甚至有的根本无法进行计量。其次在电能计量的管理过程中, 如果计量相关装备的资料介绍不完整, 或者是计量档案的信息不准确, 就会对此后电量的核算造成严重的困扰。另外还有不完善的法规和制度以及没有及时修改的规范等都会导致电能计量的技术工作无法得以正常进行。另外, 如果计量管理人员自身缺乏专业知识, 专业能力以及技术水平很低, 就会无法适应新的技术, 最终导致管理无法到位。最后还有新技术以及新工艺的资金投入力度不够, 造成企业发展停滞不前。

2 电能计量装置的准确性和安全性研究

2.1 提升计量装置计量的准确性

电流互感器误差、电能表误差以及二次回路的负荷量等都是影响电能计量装置准确性的因素, 要想提升计量装置计量的准确性, 必须减少电能表等的误差, 优化计量装置所在的环境条件。

首先, 应当提高电压互感器以及电能表的准确度, 只有这样, 才能提升电能计量装置的计量准确性能。对于那些负荷量相对来说变动较大的用户, 可以选择使用S级的电能表。其次, 要根据电流互感器等产生的相应误差来选择使用最科学合理的计量装置。另外还要以用户的负荷量大小来选择多变比的电流表, 加大防窃电的预防措施。最后, 要缩短二次导线的长度, 因为与此同时, 二次回路截面的长度就会加大, 如果二次导线的长度太长或者二次回路的截面长度太短, 都会降低电能计量技术设备的利用率。

2.2 提高电能计量装置的安全性能

电能计量装置都是安装在外面的, 要随时做好承受风水日晒、雨淋电击的准备, 另外也就是因为这些自然意外, 电压突变等电力故障就会随时发生, 倘若故障发生而不能及时解决就会造成很严重的结果, 所以此类问题必须及时予以解决。

要想尽量避免这些故障的出现, 首先要从根源上杜绝假冒伪劣计量产品的流入, 在订货和验货的时候都要认真检验, 保证计量产品的真实性和安全性;其次, 还要把户外的计量互感器安装到避雷器的后面, 利用避雷器对计量互感器进行保护;然后还要减少户外计量表运行和维护的工作量, 对电能表周围的运行环境条件进行有效改善;最后在使用计量产品的时候, 一定要严格按照产品说明书的要求, 对于那些动热稳定性要求较高的场所必须选用动热稳定性相对来说较高的计量产品, 还要采取有效措施来防止环境污染[3]。

2.3 推广运用新型技术

目前, 很多电子行业都开发推广出了新型技术, 并得到了良好的应用。比如防窃电技术、超低负荷计量技术、光电互感器技术、非线性负荷准确计量技术等。有些技术, 在停电的情况下, 还可以继续技术信息的收集工作, 可以主动上报异常信息;离线防窃电技术大大保障了计量的安全性;居民在电压低的情况下, 有自动抄表系统为他们提高增值服务[4]。这些技术的统一运用, 真正实现了电能计量装置远方检测等很多自动化的功能。

2.4 强化运行监督

要想使电能计量装置能够安全可靠地运行, 必须强化电能技术管理监督。对原始记录的检查要认真仔细;对设施的运行状态要实时实地进行监控;对高压计量装置要进行全面监督;要减小电流表和电压表的误差, 使得电能表在不同的负载下都能够得到准确的计量;要提前做好电能表故障解决技术准备, 避免隐患的出现[5]。

3 结语

电能计量是供电企业管理工作的主要组成部分, 随着科学技术的不断发展, 电能计量设备正朝着智能化的方向发展, 电能计量技术的发展空间是巨大的, 只有加大电能计量技术的应用、加大电能计量技术的管理、完善所需的电能计量设备才能实现真正有效的电能计量技术管理体系。另外还要不断对电能计量技术的管理进行创新, 因为科学技术是不断发展的, 电能计量技术也是不断提高的, 所以电能计量技术管理体系也应不断得到创新。电能计量的技术管理工作涉及了电能计量的方方面面, 只有充分调动起相关人员的主动性和积极性, 才能实现真正科学的电能计量技术管理。

摘要：随着科学技术的不断发展, 电能计量工作变得越来越重要, 电能计量的技术水平也发生了很大的变化。电能计量在推动管理工作的科学化、人性化和自动化工作中产生了很大的作用。电能计量技术的发展普遍受到人们的关注, 只有加强对电能计量装置的研究, 才能有效提升电力系统的整体水平。本文从我国电能计量装置的安全性能出发, 提出相应的解决方法和对策。

关键词：自动化技术,电能计量装置,安全性能

参考文献

[1]蓝卫红.电能计量装置改造的思考与建议[J].科技与企业, 2013, 1:354-354.

[2]赵东滨, 栾明杰.大用户电能计量装置改造的思考与建议[J].活力, 2010, 6:152-153.

[3]周晓红.用户电能计量装置改造浅探[J].科技资讯, 2012, 5:125-125.

[4]钟伟红.浅谈电能计量的管理措施与方法[J].中华民居, 2012, 9:1187-1188.

浅谈产品自动化包装机械计量装置 篇5

包装生产中的计量工序具有十分重要的作用, 它负责对包装物料单位量的划分与控制。计量工作的好坏将直接影响到包装产品的质量, 精确计量可避免不必要的溢装和法规不允许的短装。当前自动化包装机械的计量方式主要有数字计量、容积计量、重量计量3种方式, 3种方式的精度各不相同, 需要根据被包装物的特性进行选择。针对自动化包装机械计量装置的研究有助于提高计量精度, 更好的推动包装业发展。

1 自动化包装机械计量装置概述

自动化包装机械的使用能够提高包装效率, 为了保证包装质量和统计包装数量, 需要进行计量, 传统的计量方法过于缓慢, 且耗费大量的人工, 在计量过程中也不可避免的会出现各种误差和错误, 因此有必要寻求自动计量方法来进一步提高自动化包装机械的包装效率。

在自动包装线中, 计量装置既可作为包装机线的组成部分, 也可作为单独的计量机。计量装置一般含机械、电子与电气、光学、气动与液动等技术成分, 自动化程度较高。

自动化包装机械计量装置的计量流程大致如下:先将商品根据设计或者销售要求分开存放, 以便于下一步的分装;接着选择合适的计量方式将商品分割为符合规格的若干份, 并按照设计要求进行包装或者装填;最后采用一定方式对包装商品进行检测, 以确保商品被顺利包装。

一般而言, 物品在包装时主要从容积、重量、数量三个指标商品质量评定参数, 因此常用的计量方式主要有容积式计量、称重计量和计数式计量3种。3种计量方式各有优劣, 容积式计量精度低, 但是计量结果稳定;称重式计量精度高, 但是对中央控制系统依赖性高, 因此对自动化程度要求过高;计数式计量主要利用感光元件和计数器实现计量功能, 只适合于单体物品包装时使用, 因此需要根据物品实际情况进行选择。

计量的精度会受到物品、机械本身和环境3个方面的影响, 因此需要恰当的选择机械运行场地, 并根据物品理化性质选择最佳的计量方式, 以获得最优的计量精度。

2 容积式计量

容积式计量在自动化包装机械计量装置上主要用于计量流动性强的商品包装, 最常用的主要是定容量杯、可调量杯、螺旋杆3种, 在原理和实际使用方法上存在着一定的差异。

2.1 定容量杯

定容量杯属于最简易的定容计量方式, 主要是将物料直接灌装至定容的量杯中, 量杯上部有去除多余物料的部件, 量杯底部有可控开关的阀门。物料进入量杯后, 上部刮板去除多余的物料, 然后转移至卸料位置, 量杯底部阀门打开灌装至包装内, 一次计量周期完成。这种方案的操作简单且不易出现故障, 但是在包装中途不能改变容量, 且包装之前需要根据实际情况计算并更换量杯。

2.2 可调量杯

可调量杯是在定容量杯的基础上进行改进而来的, 主要是将量杯分成两个部分, 下部量杯定容, 上部量杯根据实际情况可调, 上部量杯嵌套在下部量杯外表面, 然后根据需求调整漏出的高度, 从而实现调整容积的功能。但是可调量杯在自动化包装机械运转过程中也是无法进行调整的, 只能停止运转时进行调整, 相当于将更换量杯的步骤简化为调整量杯容积。

2.3 螺杆式容积

对于具有稳定颗粒形状的物品, 如糖果、弹珠等物品在进行包装时, 对重量的要求和容积的要求都不高, 主要以填满包装盒为准, 因此可以考虑选择螺杆式容积计量方法。这种计量装置是利用螺杆旋槽容腔来计量物料的。工作时, 通过运动结构旋转螺杆轴进而带动计量螺杆转动, 使计量螺杆转过预定的圈数来实现计量。由于物料在螺杆螺旋槽的容腔里堆积, 使得每圈螺旋槽都有一定的理论容积计量, 所以螺杆式容积计量就是通过计量螺杆的旋转次数来进行计算的, 因此这种方式在容积式计量中较为精确。计量螺杆与螺纹件不一样结构要简单得多, 其螺旋槽的断面通常为矩形可以以圆筒形结构套件配套焊接使用。螺杆式计量一般适用于流动性较好的颗粒状固体物料但不宜用于计量比重变化较大的物料。

3 称重式计量

定容式计量方式的精度不高, 主要用于对精度要求低、流动性强的流质物品灌装, 但是对于单体形状不规则、体积较大且对重量精度要求较高的物品, 最好选择称重式计量。电子皮带秤称重装置称重时, 物料经程序物理输送, 连续运转的输送带将物料送至秤台上, 物料的重量使秤台下面的支承板弹簧发生挠曲, 变形秤台下移其位移信号由传感器传输给称重调节器, 使皮带秤可立即测出该段皮带上的物料重量。如果信息反馈显示重量与设计值不符, 控制系统就会下达指令对秤台进行位置调整, 以确保待包装物料重量符合设计值, 因此控制系统的性能决定着自动化包装机械的计量精度。在秤体结构设计方面主要有板弹簧的设计计算器的设定传感器的选用等。

4 计数式计量

计数式计量方法主要是针对颗粒状物品进行包装时采用的计量方法, 这种方法的主要装置是计数转盘, 转盘上若干小孔用来筛选被包装物品。在包装时转动的定量盘上的小孔通过料箱的底部时料箱中的物料就落入小孔中, 每孔1粒, 定量盘上的小孔计数额通常分为几组。当定量盘转到卸料工位时物料通过卸料槽充入包装容器。该定量装置的设计主要在结构方面。为确保物料能顺利地进入计量盘的小孔中, 常使定量盘上的小孔直径略大于物料的直径, 盘的厚度也比物料厚度稍大些。料箱正面平板多采用透明材料, 以利于观测料箱内物料的入孔情况。此板底部与定量盘上表面的间隙不宜过大, 以防多余的物料漏出或被板缝挤碎或刮碎。

5 影响计量精度的主要因素

自动化包装机械计量装置的计量精度关系着包装质量, 影响计量精度的主要包括被计量物性质、设备运转环境和自动化包装机械本身3个因素。

5.1 被计量物性质

每件事物的理化性质都具有独特性, 因此不同的物品在进行包装时的操作要点各不相同, 物品自身的物理性质也会影响到自动化包装机械计量精度, 比如颗粒状的物品进行包装时物料的颗粒均匀性和传送速度都会影响计量精度, 再比如采用容积计量时, 颗粒大小会影响填充密实度, 因此从计量的常用方式定量、定容和定时角度来看, 物品的形状、均匀程度、粘性、密度等都会干扰自动化包装机械的计量精度。物品的化学性质相对物理性质要稳定的多, 因此对计量精度的影响也较小。

5.2 设备运转环境

设备的运行必定需要在固定的环境中进行, 包装物品的计量也大多处于直接暴露在空气中进行, 因此周边环境必然会对自动化包装机械计量精度产生影响, 这种影响是通过影响物品理化性质来实现精度干扰的。环境中的扬尘、水蒸气、室温、光照等因素都会对物品产生影响, 比如奶粉灌装时空气湿度过大会导致奶粉固结成块, 比如灌装塑胶制品时室温过高会导致塑胶制品发粘和粘连的现象, 这些必然会降低自动化包装机械计量装置的精度。

5.3 自动化包装机械本身

同样的自动化包装机械, 如果采用不同的计量方式, 其计量精度必然存在差异, 计量装置的计量方式、机械结构甚至于制造时的工艺水准都影响着计量精度。

首先是计量方式的不同引起的计量精度差异。常用的计量方式主要是计数、定重、定容三类。

定容计量这种方式的精度最低, 其主要依赖于固定容积的量筒和堵头活塞来实现定容计量, 被包装物进入量筒后由活塞完成定容, 然后装填至指定的包装中, 因此被包装物必须具有良好的流动性, 如液体、小颗粒集合物等。

定重计量主要是针对以重量为单位进行衡量的物品, 定重计量的关键部件就是称重装置, 称重装置既可以选择传统的机械式传导称重, 也可以利用单片机制作高敏感电子称重部件, 物品充填时达到指定重量方可停止充填, 因此计量周期受物品传送速度影响并不固定, 传送速度快则周期短, 反之则周期较长。此法的精度要高于定容计量。

计数计量这种方式主要适用于被包装物品个体较大, 且个体的均匀程度较高, 包装时以独立包装为主, 这种计量方式主要通过红外传感器实现计数, 并利用电子感应甄别包装失败的包装盒, 剔除无效数字。

其次是自动化包装机械的控制系统会对计量精度产生影响。除了上述固有的因素影响计量精度, 自动控制系统也会影响到计量精度, 当前的自动化包装机计量系统主要是单项运转的, 即开机前进行计量校正, 然后开机后就不再反馈计量误差信号, 只有计量出现严重错误时才会停止机器, 然后重启。这种方式使得计量误差无法控制, 最新的控制系统增加了闭环计量误差控制系统, 可以在一定程度上降低计量误差, 提高计量精度。

6 结束语

科技水平的提升带动了制造业的发展步伐, 尤其是在自动化生产方面更是取得了显著的成就, 自动化包装机械就是在市场需求快速扩张、生产效率亟待提升的环境下出现的先进技术。自动化包装机械能够高质量、高效率的完成各类产品的包装工作, 避免了手工包装带来的质量波动、劳动力成本过高等问题, 而计量装置是控制自动化包装机械运行质量的关键部位。当前的计量方式主要有上述三种, 不同的计量方式需要根据被包装物的特性和包装环境进行选择, 同时可以看到, 自动化包装机械的计量装置还存在着较大的改进空间, 这需要科技人员继续探索和研究, 以更好的推动我国自动化包装机械计量技术的进步。

摘要：当前国内处于市场不断扩张、消费者选择不断多样化的快速发展中, 消费者对商品的要求已经转向质量、包装精美等多方面的要求, 因此高效率、高精度的自动化包装需求不断增加。自动化包装机械能够充分满足高效率包装商品的需求, 其计量装置能够保证被包装商品的质量稳定。通过分析自动化包装机械常用计量方式及计量精度影响因素, 探究自动化包装机械计量技术的现状及发展方向。

关键词：包装机械,计量方式,影响因素

参考文献

[1]雷伏元.自动包装机设计原理[M].天津:天津科学技术出版社, 1986.

[2]方玉莹, 左言言.包装机械计量装置的原理与设计探讨[J].轻工机械, 2005 (3) :46-48.

[3]许林成.包装机械原理与设计[M].上海:上海科学技术出版社, 1988.

计量装置自动化监控 篇6

1 PLC(可编程控制器)概述

1.1 PLC装置简介

PLC即可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一种专门用于工业环境下进行数字运算操作的通用电子控制装置。PLC装置属于一种新型的自动化控制装置,是20世纪60年代在继电器控制装置的基础上发展起来的,主要是在工业自动化控制领域中替代传统的继电器控制装置。PLC装置结合了继电器控制技术、计算机技术和现代通信技术,性能可靠、对环境的适用性较强,并且编程简单、使用方便,是目前技术水平最先进的的自动化控制装置,主导着现代化的工业自动化监控系统不断向前发展。

1.2 PLC装置的特点

1.2.1 功能强大,适应面广,性价比高。

经过近半个世纪的发展与完善,PLC装置拥有逻辑运算功能、数字和模拟量的输入输出功能、顺序控制功能、数字运算功能、通信功能、自检功能等功能,还能通过图形化的人机界面进行功率驱动、显示记录、进行人机对话。

现代的PLC装置已经实现了核心部件的标准化与模块化,形成了小、中、大等各种系列的配套产品,可以通过不同的配置,来适应数字监控系统、位置监控系统、温度监控系统、CNC监控系统等各个不同领域的使用,它既能对单台的生产设备进行监控,也能监控整条生产线的设备,甚至监控一个完整的生产过程。PLC与传统的继电器控制系统相比,还具有非常明显的性价比优势。

1.2.2 程序操作简单、方便,通用性强。

PLC装置的程序操作包括程序输入和程序更改,它配有各种各样的程序语言供选择使用,程序在输入时就能够直接显示出来,简单明了、方便操作;更改时只要根据实际的需要,更改各种参数即可。PLC装置的品种也比较齐全,能够满足各个领域的自动化监控系统,有较大的通用性,即使是在改变生产工艺或者更换生产设备的情况下,也只需要更改程序就能够满足新的使用要求了。

1.2.3 抗干扰能力强,可靠性高。

在工业自动化监控系统中,PLC装置要么安装在中心控制室,要么安装在生产设备上,基本上都要受到各种电路或电磁的干扰。但是,PLC装置由于使用了先进的多层次抗干扰技术,能够在各种恶劣的工业环境中稳定地运行,因此,整个系统具有非常高的可靠性,基本上不用采取特殊的抗干扰措施就能够正常使用。

1.2.4 系统的设计、安装、调试简单,维护方便,便于改造。

PLC通过使用存储逻辑来替代接线逻辑,使得外部的接线大大减少,整个监控系统的设计变得更加的简单,大大缩短了系统的建设周期,而且维护也更加容易、更加方便,特别是一些品种较多、批量又小的生产,往往只需要对程序参数进行调整就能够改变生产过程,提高了生产效率。

1.2.5 体积更小、重量更轻、能耗更低。

PLC装置采用了大规模集成电路技术和先进的制造工艺,体积较小,特别是超小型的PLC装置,安装尺寸基本上都不超过10cm,重量也低于150g,而消耗率也只有几瓦。因此,PLC装置安装时占用的空间少,在机械设备内部安装时更加方便,对实现机电一体化有着重要作用,低到几瓦的能耗也符合现代工业生产的低能耗要求。

1.2.6 易学、易用,应用广泛。

PLC装置采用通用的标准化接口,连接方便,而且,使用的梯形图程序的编程方法比较简单,容易掌握。图形符号类似于传统的电路图符号,可以通过小量的指令就能够实现传统继电控制电路的功能,即使是没有专业技术知识的普通劳动者,也能够进行工业自动化监控系统的操作。

2 工业自动化监控系统中PLC装置的应用

2.1 开关量控制

在工业自动化监控系统中,PLC装置应用得最基本、最广泛的就是对开关量的控制。PLC装置通过对开关量的控制,最终实现顺序控制和逻辑控制。

一方面,PLC装置有着非常强大的控制开关量的能力,它能控制的开关量少至十几点,多至上万点,如果进行联网的话,所控制的点数几乎没有限制;另一方面,它能控制的逻辑形式也是多种多样的,计数或不计数的、随机或固定顺序的、即时或延时的、组合或单个的基本上都能实现。

PLC装置对开关量的控制可用于单台设备的控制,如注塑机、印刷机、订书机械等,还可以对组合机床、磨床等设备群进行群控,甚至可以对包装、电镀等流水线进行自动化生产的控制。

2.2 运动控制

在工业自动化监控系统中,尤其是在工业设备的制造过程中,对位置的控制是非常重要的,而位置是通过对运动的控制来到达的。在PLC装置中,通过控制脉冲量来使机械进行直线运动或圆周运动,实现对位置的控制。脉冲控制的位移量都很小,故PLC装置的运动控制能够达到很高的精确度。PLC装置对运动的控制一般是通过专用的运动控制模块来实现的,在各种加工机械、机床、机器人以及电梯等方面得到广泛应用。

2.3 过程控制

PLC装置对过程的控制主要是通过对温度、流量、压力、速度、电流、电压等模拟量的控制来完成的。在工业生产过程中,这些模拟量都是在不停地变化,PLC装置通过对这些模拟量进行分析、计算,完成闭环控制,进而实现工业生产的连续性。主要应用于化工、冶金行业和锅炉、热处理场合的自动化监控系统中。

2.4 数据处理

在工业自动化监控系统中,PLC装置利用自身具有的数学运算、数据转换、排序等功能,通过“采集数据→分析数据→处理数据”的流程对数据信息进行控制与处理,一般应用在冶金、造纸、食品加工等行业的大型自动化监控系统当中。

2.5 远程控制

现代的PLC装置都有通信接口,这样不但有利于信息的传输,还可以把通信接口跟PLC控制网、智能终端、计算机终端、以太网等联网模块连接起来,并利用它们的通信功能,实现PLC装置的远程控制功能[3]。

2.6 系统集中控制

PLC装置一方面可以实现工业监控系统的自动化,另一方面,又能够实现对工业自动化监控系统的控制,如对系统故障进行检测和显示等。通常应用于机床的自动化控制系统中,在机床的工作循环中,工步的动作是需要一定时间的,可以用定时器来检测工步的动作时间,并把定时器的输出信号作为自动报警停机信号。

3 结束语

综上所述,PLC装置在工业自动化监控系统中的广泛应用,推动了工业自动化水平的进一步提高,也解放了劳动力,提高了工业生产的效率。不断加大PLC装置在工业自动化监控系统中的应用,就能不断提高工业自动化监控系统的水平,使其更好地为国民经济服务。

参考文献

[1]李喜臣.PLC在工业自动化控制中的应用[J].商品与质量·消费视点,2013(7).

[2]黄葵.浅谈PLC在工业自动化控制系统中的应用[J].科技之友·下旬刊,2011(8).

计量装置自动化监控 篇7

关键词：单罐,稠油,火驱,自动计量,撬装

一、研发背景

稠油, 即指粘度高且比重大的原油, 根据其粘度 (μ) 的大小《油气集输设计规范》 (GB50350-2005) 中将稠油分为三类:在统一的50℃条件下, 稠油粘度400<μ<10000MPa.S为普通稠油;10000<μ<50000MPa.S为特稠油;μ>50000MPa.S为超稠油。如:新疆油田九区、红浅区、四二区、百重七、克浅油田等区块原油粘度范围在400-1×104MPa.S (50℃) , 属于普通稠油;重18井区原油粘度范围在6400-22750MPa.S (50℃) , 基本属于特稠油;风城油田原油粘度10000-115×104MPa.S (50℃) , 属于为特稠油或超稠油。关于普通稠油, 新疆、辽河、胜利油田一般采取蒸汽吞吐、或汽驱开采技术进行开采 (采收率达25%左右) ;特稠油, 一般采取火烧油层 (火驱) 开采技术进行开采 (采收率可达70%左右) , 火驱开采技术用也适用于普通稠油的开采;SAGD开发技术 (采收率达50%左右) 适用于粘度范围较广的稠油的开采。关于超稠油的开采, 新疆油田、辽河油田正在进行SAGD开发技术的应用实践。稠油的计量难度很大, 尤其是特稠油或超稠油的计量难度就更大了。

2012年我们针对稠油的蒸汽吞吐、汽驱开采技术成功地研发出了“自平衡双罐稠油自动计量装置 (XTG-LE0.6X1.8-1.6) ”, 但此计量装置不适用于火驱开采技术的稠油计量 (因火驱开采必须对稠油中携带的气体进行计量) , 也不实用于SAGD开发技术的稠油计量, 而且装置成本较高。为了解决这一问题, 2013年我们开立此项目——研究开发“撬装单罐稠油自动计量装置”。旨在研发一套既适用于火驱开采技术、又适用于蒸汽吞吐和汽驱开采技术的稠油计量装置, 并对其是否适用于超稠油的计量进行探讨。

二、装置的构成

新型 (XTG-DCJ16-0.8-I) 撬装单罐稠油自动计量装置主要由:单罐稠油计量分离器、防爆插入式双法兰压差液位变送器、防爆气体流量计、防爆油温温度变送器、防爆后备排油螺杆泵、防爆排液单流阀、防爆排液电动球阀、防爆憋压电动球阀、防爆计量监测仪 (RTU) 、防爆配电箱、工艺阀门及管、压力表、照明系统、冬季采暖电暖器、设备隔热系统及彩钢板房等组成。详可见单罐稠油自动计量装置工艺自控流程图 (图1) 及装置实物照片 (图2、图3) 。彩钢板房, 长x宽x高=4000x2700x3000, 上述所有设备合理布局地安装于彩钢板房内;整个计量装置“集工艺阀门与配管、压力容器、仪表、通信、电气、采暖、建筑为一体化”, 可以吊装车载运输, 落地坐稳即成安装。用户只需连接外部管道及供电电缆即可进行计量作业。

三、关键设备

1. 防爆计量监测仪 (RTU)

由一套echo E50型RTU各功能模块及PWS-5显示屏、24VDC电源、继电器及开关与端子、防爆壁挂式机箱 (具有视窗) 及防爆操作键盘等组成。它是本计量装置的技术核心。我们用其计时功能和数学运算功能计算计量单井产液量和产气量;用其顺序控制功能管控电动球阀;用其RS485通信功能直接管控选进用的电动多通阀 (用户配) ;总体实现自动选井、自动计量;还可用其通信功能与油田SCADA系统联网, 既可在站上操作计量, 也可远程操作计量。操作人员通过防爆键盘的操作, 可以十分方便地实现:“多井人工排序, 自动按序选井, 自动按“预定罐次”或“预定时间”进行计量”;有关计量参数 (如计量起始限△P1、计量上限△P2、定次计量罐数、定时计量时间等) 操作人员也可通过防爆键盘随时设定;稠油单井液/气计量的数据自动存储于RTU内或上传于上位机系统。RTU内存储的历史计量数据可以随时查看。有两幅重要的人机界面见下图:

2. 稠油计量分离器

实际上就是一个内径为800mm的立式压力容器, 参见前面 (图1) , 它主要由上部的“分离室”和“消泡网”、中部的“计量室”、下部的“接油槽”及槽外的自然水包, 还有液位计接口、出液管路、出气管路等组成。设计压力为1.78MPa、设计温度200°C。

四、计量过程及原理

1. 计量过程

参见工艺自控流程图 (图1) , 本计量装置与电动多通阀配套使用 (或与人工手动选井配套使用) , 在计量监控仪 (RTU) 的监控制下:经电动多通阀选井而来某井的油气混合物首先进入稠油计量分离器的“分离室”进行气液分离:1、分离出的气相经过“消泡网”→气体流量计 (FQT-1) →电动球阀 (DV-2) →总出口球阀→流入埋地集油干线;2、分离出的液体向下自动流入“计量室”, 此时排液电动球阀 (DV-1) 处于关闭状态, 液体在圆柱形“计量室”内随着时间的推移液位缓慢上升;3、当稠油液位 (h) 上升至计量起始限H1 (对应液位压差△P1) 时开始计时 (t1) , 当液位 (h) 上升至计量上限H2 (对应液位压差△P2) 时, 停止计时。此时, RTU记下了液位变化量 (ΔH=H2-H1) 对应的压差变化量△Pj=△P2-△P1及时间变化量△t=t2-t1。同时, RTU立即打开排液电动球阀 (DV-1) 开始排液、并关闭憋压电动球阀 (DV-2) 加速液排!液相经过单流阀→排油电动球阀 (DV-1) →总出口球阀→流入埋地集油干线。经过10分钟后 (具体时间视实况设定) , 若液位流降至H1 (△P1) 之下, 则本罐 (或本次) 计量结束;若液位不能流降至H1之下, 则本罐 (或本次) 计量不算结束, RTU立即启动后备排油螺杆泵强行将罐内液位抽降至H1 (△P1) 之下后停泵, 这才使本罐 (或本次) 计量结束。本罐计量技术后, RTU及时关闭电动球阀 (DV-1) 、打开电动球阀 (DV-2) 开始下一罐 (或下一次) 的计量……如此过程循环进行, 直到设定计量罐数 (或设定计量时间) 到达为止。

2. 计量原理

RTU根据△Pj、△t、计量罐内横截面积S及气体计量计测量实时值Q, 即可计算出单井产液量及产气量:

(1) 单次计量产液量计算公式:

公式1

式中:Qd--日产液量 (t/d) S--分离器横截面积 (m2) ;

ΔPj--液位压差 (m.H2O) ;Δt—单罐效计量时间 (min) ;

计量常数:C=SxΔPj=0.25πD2ΔPj (D=0.8m)

一般取ΔPj=0.5m.H2O则C=0.2513 (t)

(2) 连续n罐 (或次) 计量平均产量计算公式:

式中:Qp--n罐计量平均日产液量 (t/d) ;C=SxΔPj计量常数 (t)

Δtin--计量罐数 (或次数) ;--第i罐有效计量时间 (min) ;

(3) 连续n次计量气量平均产量计算公式:

式中:Qi--第i罐计量时气体流量计实测瞬时流量 (Nm3/h)

Ty--连续n次计量各次有效计量时间总和 (S)

Δti--第i罐有效计量时间 (S) ;

五、装置技术特点

本撬装“单罐稠油自动计量装置 (XTG-DCJ16-0.8-I) ”是在总结吸收“自平衡双罐稠油自动计量装置 (XTG-LE0.6X1.8-1.6) 研发成功经验的基础上改进而来的。关于稠油计量的原理完全相同, 增加了稠油携带气量的计量功能, 具有如下几个技术特点:

1. 将双罐计量改成了单罐计量。

减少了1个计量罐;减少了1台双法兰差压液位变送器;将2台电动三通球阀改成了2台电动直通球阀;增加了后备排油螺杆泵;等等;在完成同等功能的前提下降低了成本, 并减小了装置的体积。

2.

增加了计量稠油携带气量的旋进漩涡流量计 (对单井本身气量变化范围很大或井与井气量相差很大的计量站, 将采用了一大一小两台流量计及电动三通球阀, 在RTU的监控下自动切换计量, 会极大地提高装置对单井气量的计量范围) 。因此, 本计量装置既适用于火驱开采技术、也适用于蒸汽吞吐或汽驱开采技术的稠油井的产能计量。对SAGD开采技术的稠油井的计量也可以进行尝试。

3.

对排油方式进行了改进, 增加了适合稠油的后备螺杆泵进行排油, 使计量罐油的排油有了保障, 解决了用罐计量稠油的技术“瓶颈”问题, 为稠油的“罐—液位—时间”计量法夯实了基础;同时缩短了排油时间, 以便每天能计量更多的油井。

4. 撬装化:

省投资、省工期、使用方便;大大减少了工程管理工作量及操作人员的劳动强度;

5.

操作简单方便;计量站可实现无人值守。

六、装置技术指标

XTG-DCJ16-0.8-I型单罐稠油自动计量装置技术指标如下:

1. 适应单井特稠油和普通稠油的计量;

2. 计量稠油液量范围:0.5-70t/d;

3. 稠油携带气计量范围:3.6-76m3/h (或3.6-150m3/h) ;

4. 计量精度:液量≤±7%、气量≤±5%;

(满足计量规范要求计量精度:液量≤±10%、气量≤±10%)

5. 管控1-2台电动多通阀可对11-22口稠油井进行自动选井与计量;

6. 设计压力1.78MPa、设计温度200°C;

7. 计量压力损失:≤0.02MPa;

8. 装置外型尺寸:L×W×H:4000×2700×3000;

9. 装置重量:约3.5t。

七、试用情况

XTG-DCJ16-0.8-I型单罐稠油自动计量装置于2013上半年研发制造出来, 2013年后半年, 在国外哈萨克斯坦油田及国内新疆油田得到了试用。实践表明, 本计量装置各项功能及技术指标均达到了预期的目标。而且对稀油井的计量也能适用。但对超稠油井的计量还未做实验。

结束语

1. 采用双法兰差压变送器直接测量计量罐内稠油液位的高度压差, 计量监控仪根据该“压差”及其所用的时间来计算计量单井产液量;计量精度高、计量范围宽 (量程比可达100:1) 。

2. 增加了计量单井稠油携带气量的功能, 拓宽了适用范围:本计量装置既适用于火驱开采技术、也适用于蒸汽吞吐或汽驱开采技术的稠油井的计量。

3. 排油时采用后备螺杆泵进行强力排油, 提高了排油的保障性, 并缩短了排油时间, 以便每天能计量更多的油井。

4. 整个装置实现了橇装成套一体化, 结构合理紧凑, 安装方便, 迁移方便, 可大大缩短工期、大大减少现场施工工作量, 减少了工程费用。

5. 经过实践检验, XTG-DCJ16-0.8-I型单罐稠油自动计量装置各项功能及其技术指标均达到了预期的目标。

综上所述, 本撬装单罐稠油自动计量装置的研发是成功的。本计量装置实现了撬装成套化、工厂预制化、现场组装化;结构合理紧凑、占地面积小;便于运输及安装;能缩短工期及节省工程费用;操作简单, 使用方便, 适用范围宽光;自动选井, 自动计量, 计量误差小、排油效果好。与自平衡双罐稠油计量装置相比, 具有造价低、适用范围宽广等许多特点, 重要的是能为稠油采油作业为实现“高效采油”及时而准确地提供稠油井的动态技术数据。可在今后国内外稠油开采项目中大力推广应用。本装置已取得了国家实用型专利。

参考文献

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[2]中国石油天然气集团公司.《油田油气集输设计规范》 (GB50350-2005) [S].中国计划出版社.2005.8.

[3]陆德明主编.《石油化工自动控制设计手册》 (第三板) .北京:化学工业出版社, 2000.

[4]蔡武昌, 孙淮清, 纪刚.流量测量方法和仪表的选用.北京:化学工业出版社, 2001.

计量装置自动化监控 篇8

油田计量数据的准确性与实时性, 直接影响了石油生产、运维、调度等各环节, 也关系到能源的消耗和生产指标的完成与否。国内外针对石油生产计量的管理模式一般分为以下4种:第一, 依靠人工统计, 此模式被国内众多企业采用, 但也存在人工采集误差大、滞后、效率低下等弊端。第二, 基于独立系统进行数据采集, 此模式数据共享性差, 建设及维护成本高。第三, 依靠DCS实现计量数据采集, 此模式应用较广, 但是不提供远程控制支持。第四, 基于网络、DCS、数据库技术实现数据自动采集管理, 在国内外属于较前沿的技术应用, 但需要有良好网络和完备的系统支持, 目前还不太完善及成熟[3,4,5]。从对我国采油企业调查的结果看, 国内在此方面管理水平普遍不高, 普遍采用手工统计自动化程度不高。

本文立足于解决油田生产企业在计量数据管理方面的实际问题, 提出一种具有智能化管理功能的油田计量数据自动监控系统, 该系统综合运用了电信号采集及转换技术、无线数据传输技术、GPS卫星定位等物联网技术, 与地理信息系统有机结合, 以采油井、储油罐、中转站、联合站的各类运行指标参数为监测对象, 形成统一的数据采集、处理、分析及生产决策支持系统, 该系统贯穿着石油生产信息传递及处理的主要过程, 有助于提高采油的自动化水平、降低人员劳动强度、推进油田综合信息化管理建设进程。

1 系统分析

要实现对油田计量数据的自动采集、监控, 就需要一套拥有软硬件配套资源, 集自动控制、数据采集分析等功能于一体的综合平台。硬件部分首先要实现对计量数据 (包括:含水率、流量、温度、压力、储罐物位等) 实时不间断测量。其次, 要对电信号进行转换进而形成对应的数值, 要监测数据异常变动并进行报警。最后, 将数据封装发送至各级监管部门。软件部分最主要的功能就是调取现场发送来的各类计量监控数据, 能够形成各类汇总报表。其次, 要能够对现场各类监控仪表的基础信息进行登记管理、对用户操作权限进行管理, 达到分级管理的目的。

2 系统设计

2.1 结构设计

系统由各计量表数据采集终端、各级计量监控平台、计量监控中心平台三部分组成, 系统结构如图1所示。其中:计量表数据采集终端负责各类数据的采集及远程传输。各级计量监控平台负责处理所在级别的事务 (如数据暂存、数据传递、报表输出) 。计量监控中心平台主要负责数据的汇总管理及总体运行调度管理。

2.2 功能设计

系统利用GIS技术对采油井、储油罐地理分布及信息进行管理, 能够实现计量信息自动处理、自动分析、自动管理、自动存储。对采油站、储油罐等监控场所进行定位, 能够实现数据异常报警及仪表故障报警, 在无人值守时自动向监管人员发送报警短信, 根据监管级别将系统划分为采油厂、油矿区、采油小队等管理级别并授予不同的操作权限。

3 系统实现与应用

智能化油田计量自动监控系统是利用多种信号采集技术、GPRS无线通信技术、GPS卫星定位技术、GIS地理信息管理技术等新一代信息技术建立起来的系统。系统实现部分主要包括软硬件部分的开发及业务流程的设计。

3.1 硬件部分实现

3.1.1 原油含水率测量

当射线通过具有一定厚度的物体后, 由于物质的吸收作用使射线能量衰减, 因此只要精确测量出在一定时间间隔内的射线透射计数, 经过数学分析推导, 就可精确计算出原油含水率和含气率的值。

a.选择放射源

用射线衰减法测量油、气、水分相含率时, 这里采用半衰期为433年的241Am、238pu复合铍窗源, 241Am产生59.5ke V的γ射线, 238Pu产生22ke V的γ射线。

b.探测器

探测器采用Na I (TI) 晶体加光电倍增管的闪烁探测器。该探测器不仅可以探测射线的强度, 而且能够探测射线的能量。

c.信号预处理电路

为适应测量、传输的需要, 需将信号进行放大、整形等的预处理, 即将高频率的负电压弱信号变换为+5伏的脉冲信号输出。

3.1.2 其他数据的采集

对温度、压力及流量数据的采集主要采用间接的方式进行获取, 即利用仪表对外输出的4~20mm信号, 通过数值建模及转换获得对应的真实数值。

3.1.3 安全防护处理

由于现场工作环境复杂, 存在噪声和干扰, 需要采取隔离、屏蔽和接地等措施, 保证信号测量精度。此外, 由于生产现场存在油气等易燃易爆物质, 所以需要加装防雷、防爆装置。

3.2 软件部分实现

系统采用B/S+多层数据访问框架进行开发, 充分利用数据服务中间件及Flash在网络客户端开发的优势, 搭建分布式的监控系统。底层数据库开发采用SQL Server 2008作为主要开发工具。在地理信息系统集成方面, 利用Arc GIS Serve的rest服务使业务数据与地理信息数据有机结合起来。

3.3 工作流程

通过数据采集终端采集各计量仪表的数据, 通过GPS对采集点进行定位, 并通过GPRS网络将采集的数据与定位信息发送至计量监控中心平台。

计量监控中心平台对接收到的数据进行存储、处理分析和计算, 最终显示在操作界面上, 各级计量监控平台可根据自己的权限查看各计量点的实时数据与历史数据。

计量数据采集终端发现采集数据出现异常时, 可在采集现场发出声光报警以提醒现场操作人员, 并向预设的安全责任人电话发送报警短信, 同时在计量监控中心平台上也会显示相应的报警并加以标记。

3.4 系统应用

该系统目前已在大庆油田某采油厂试运行。在试运行阶段, 系统运行稳定且故障率较低。各级生产监管部门可以随时调取现场的数据, 了解石油生产运营的实际情况, 为更加科学地制定生产计划提供科学依据。实现了完全的数据共享, 不需要多次的汇总和统计上报, 减轻了各级生产部门的工作负担。对油田生产计量数据变化情况进行自动化监控, 系统的运行效果良好, 实现了对油田生产的动态监管。图2是系统的实际运行效果图。

4 结语

本文设计的智能化油田计量自动监控系统, 既可以实现对各项油田生产指标参数的实时采集测量, 又可满足上级主管部门动态监管油田生产的需求, 为采油企业合理调度、安排生产提供数据及决策辅助支持。随着物联网技术的不断发展, 还可将更多的技术引入到石油生产中, 从而达到降低生产成本, 提高工作效率的目的。通过对该系统的建设, 可推进油田信息化及石油生产自动化的建设进程, 具有重要的应用研究意义。

参考文献

[1]艾茂良.基于无线传感器网络的采油与原油输送监测系统的研究与实现[D].济南:山东大学, 2007.

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