CS3000在柯克亚油气系统改造中的应用

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摘要 CS3000具有功能强大、可靠性高、技术先进、操作简单方便，容易扩展等一系列的优点，为了将柯克亚作业区油气集输队原有控制点一起并到新系统上，因此本次油气系统改造工程采用了扩展原有的横河西仪的CENTUM SYSTEM 3000系统，实现对整个装置区自动控制，进行统一的监视、管理，这样既节省了人力、物力，而且实时性强，操作安全。

关键词 油气开采；CS3000；自动控制

中图分类号TE3 文献标识码A文章编号 1674-6708（2012）72-0122-02

1 CS3000系统的基本硬件组成

1.1 过程控制站

1）CPU卡：133MHZ 内存：32M 冗余配置

2）I/O卡件

（1）16通道模拟量输入卡件： AAI141-S00/K4A00；

（2）模拟量8入8出卡件：AAI841-S00/K4A00；

（3）16通道热电阻卡件：AAR145-S00；

（4）32通道开关量输入卡件：ADV151-P10/D5A00；

（5）32通道开关量输出卡件：ADV551-P10/D5A00。

3）系统电源：PCB CP DM 20

4）串行通讯模件：ALR121-S00

5）节点单元：F1 F2 F3；节点模块：SB401

6）通讯电缆：YCB301-C020

7）连接电缆：KS1 、KS8

8）端子板：模拟量端子板AEA4D-00、 RTD端子板MRT、开关量端子板AED5D-00

1.2 通讯方式

cs3000中使用的通信系统有e网、v网、以太网和远程输入输出总线。

e网是cs的内部局域网，是信息指令站和工程师站间的连接通路，通信频率是10mp/s，采用总线型拓扑结构，通信媒体是同轴电缆，最大传输距离是185m，最多的连接站数16点，系统控制站与现场I/O点通过ESB总线通讯方式。

v网是现场控制站和操作管理用的信息指令站、其他上位站或总线转换器等设备间的通信网络。通常，它采用双重化的通信方式，是系统内部实时控制用的通信网，传输速率10mp/s，采用总线拓扑结构，最多可连接64个站，控制站与工程师站和操作员站通过实时控制网（V-NET）进行通讯。

以太网用于实现本系统与上位系统的通信。利用以太网，本系统和位于上位的具有大容量的数据管理系统可进行数据的通信并提供系统的数据。第三方的计算机也能通过以太网与本系统连接，存取cs的数据，从而使系统达到真正的开放。

工程师站和操作员站通过E网进行通讯。

系统与下位机（主要是PLC）通过ALR121通讯模块进行通讯。

2 CS3000实现的功能

CS3000系统为其原有控制系统，本次油气系统改造在原有控制系统基础上扩展过程控制站一套，操作员站一套，对新增油气处理单元、原有稳定单元、低压气增压系统三部分工艺过程实时数据采集、处理、显示、监控、报警、连锁保护、报表打印及数据信息处理。工程师站、集线器、打印机与现有设备共享，并设RS485通讯接口，与原油稳定装置天然气压缩机及低压气增压压缩机配套的PLC系统进行数据通讯，监视压缩机的各种工况，并可对低压气增压压缩机进行远程紧急停车。

2.1 油气处理单元

油气处理主要对原油进行初步的油气分离，整个系统设计了进口温度、压力显示，气液分离器气相压力闭环控制调节，油相液位闭环控制调节，并对天然气出口总管设孔板流量计计量其流量。图1为油气处理单元实时画面。

孔板流量计的组态：

天然气出口管线为¢426管线，孔板通径为285mm，采用法兰取压，上下游取压孔对称分布于孔板两侧，差压变送器采用罗斯蒙特多参数质量流量变送器，且进行温压补偿。

温压补偿原理：流体的流量与流体的密度成开方关系或正比关系，而大多数流体（尤其是气体）的密度会随着工况条件的变化而变化，所以流体的密度要进行温度、压力补偿。

温压补偿算法：实际流量PS = P3 *SQRT [C1/ (273 + P2 ) *( P1 + 101) /C2]

参数：

C1 设计温度（k），C2 设计压力（kpa），P1实际压力（kpa），P2实际温度（℃），

P3 未补偿前流量。

系统组态如图2所示，从现场差压变送器采集来的实际流量经FY（信号分配器），分配出流量、压力、温度，得到标况下的天然气流量，HMI画面上可显示实测温度、压力及流量。

2.2 原油稳定单元

原油稳定单元主要对经过脱水的原油进行油、气、水的分离，将原油加热使其轻质原油蒸发至三相分离器，送至注气站制成液化气，天然气经富气压缩机压缩，空冷器冷却送至低压气增压压缩机，稳定原油去原油罐。

3 系统调试

首先检查除MRT端子外，AEA4D-00、AED5D-00应有24V左右电压，检查各内部连接线路是否正确，模拟量、数字量连接线是否接反，确认各卡件接地线是否接在信号地。

3.1 静态调试

用过程校验仪模拟代替现场远传仪表，分别给出电流信号4mA、12 mA、20mA，在DCS系统上可显示其相对应的指示值，如表1所示。

静态调试记录（模拟量）

3.2 模拟工况下联调

容器注水代替工况介质，进行工艺管线的清洗，再用氮气进行置换，在置换过程中，对仪表回路进行调试。

调节阀的调试：

调节阀主要是对其量程及其P、I、D参数的调节。首先对调节阀零点及量程的校订，操作站手动给出相应的百分比量程，通过微调电气阀门定位器内的零点及量程进行调整。PID的调节：主要在模拟工况下，当压力或液位PV值（实测值）达到SV值（设定值）时，调节阀的灵敏度及稳定性。

4 结论

centum cs3000在柯克亚油气系统改造应用以来，控制系统运行稳定，控制效果良好，装置各设备及整个生产过程情况正常，从未发生死机现象，未出现过任何由于控制系统引起的生产事故，并在工艺过程的节能、降耗方面起着积极的作用。

参考文献

[1]袁任光.集散型控制系统应用技术与实例[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]张根宝.工业自动化仪表与过程控制[M].西安：西北工业大学出版社，2006.

[3]张德泉.基于CS3000的分程控制系统的研究与应用[J].兰州石化职业技术学院学报，2008，8(4)：39-41.

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