东辛采油厂广一注水站系统技术方案(赫尔科版)

东辛采油厂注水系统 智能监控装置技术方案

东营市赫尔科工贸有限公司

广一注水站智能监控装置技术方案

第一章 项目背景

1、概况

胜利油田东辛采油厂一矿广一注水站，前期已投入过数据监测系统，站内仪表配置较齐全，由于设备老化，目前基本瘫痪。该站配置4台离心泵，站内配置2具储水罐、1座污水池、1座精细过滤间，网络光纤已连接到站内。该注水站为采油4队、五队23座配水间的85口注水井提供注水服务。注水管线相对较长，任务繁重，生产运行管理任务艰巨。多年来，该注水站一直采用人工录取数据资料和设备巡检制度，各注水泵机组及其辅助设备未能做到运行状态的实时检测与控制，设备预知性修保能力差，对机组的振动、效率，泵的噪声未能开展检测和有效控制，由此造成注水泵站系统效率不高、能耗大、故障率高、信息反馈速度慢等问题，为此，设计此方案，以提高油田注水系统效率和自动化水平。

2、存在问题

注水站职工昼夜值守，手工填写生产报表； 采油厂对基层注水管理主要靠电话联络； 注水站实时信息不能及时传递到矿区智能部室； 现场生产状况不能及时反馈到管理部门；

介于以上存在的问题，需要使用科技手段，来适应采油厂对注水精细化管理的要求。 另外采油厂所有的统计资料都来自基层，第一手资料的正确，是引导油田深层次开发的重要元素，是正确指导生产运行的基本保证，否则可能因统计误差带来不可预测的后果，承受巨大的经济损失，牺牲了油田的深层开发。油田注水监测、节能降耗、水质监测、参数优化以及配注量与实际注入量之差的分析等十分重要，而注水智能化应用装置的配备为此提供较好的技术保障。

3、该项目建设目标

注水站工况实时检测、预警与保护、机泵效率、注水泵单耗（标耗）、注水管网管损计算、信息发布等。

第二章 项目建设内容

1、注水实时测控系统

广一注水站站控信息实时测控； 配水间配水信息实时监测； 配水间远程流量调节； 2、注水管理信息系统 注水站生产信息信息； 配注计划信息； 查询、统计信息； 3、注水信息发布系统 注水量信息发布 注水信息查询 配水间信息 注水站信息 机泵效率信息 注水管损信息

第三章 项目需求及设计原则

1、注水站需求 1.1、注水站安全需求

注水泵是注水站的关键设备，其功能是向地下高压注水，以保持足够的地下油气压力，注水站、配水间、注水井、注水管汇构成采油厂的注水系统。要求系统能够对以下设备的相关参数进行实时监测与控制：

注水泵出口压力实时监测及上限报警并实现保护停泵； 电机轴瓦温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；

离心泵轴瓦温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵；

电机三相电流实时监测及上、下限报警，并实现保护停泵； 电压实时监测及上、下限报警并实现保护停泵； 电机风温实时监测及上、下限报警并实现保护停泵； 润滑油温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵； 冷却水压力实时监测及上限报警，并实现保护停泵； 冷却水温度实时监测及上限报警，并实现保护停泵； 大罐液位实时监测以及上、下限报警并实现保护停泵， 注水站来水压力实时监测及上限报警。 1.2、系统需求

实现注水泵站数据自动采集及远程传输； 为决策层提供实时准确数据 ； 提高注水系统自动化管理水平 ； 分布式数据采集及控制系统；

站内设工业控制计算机进行控制管理、提供人机界面；

人机界面友好，数据一目了然； 模块式结构，易于扩展 ； 操作简单，维护方便 ；

矿内（厂内）设数据库以及WEB发布服务器，提供统一的实时现场工况远程监控平台，实现局域网网上浏览。

2、主要技术与性能指标:

平均故障间隔时间 MTBF≥30000h； 平均故障维修时间 MTTR≤15min； 发送控制命令响应时间≤5s； 控制回路操作响应时间≤1s； 不间断电源切换时间＜10ms； 计量系统的准确度＜2％。 3、系统设计依据及原则 3.1、设计依据

GBJ93-86 工业自动化仪表安装工程施工及验收规范； HG/T20573-95 分散型控制系统工程设计规定； HG20508-92 仪表控制室设计规定； HG20509-92 仪表供电设计规定； 《通信电源计算机集中监控系统通信协议》；

YD/T1163网络安全技术要求—安全框架，信息产业部； YD5068—98移动通信基站防雷与接地设计规范；

电气标准： GB4728

电气图用图形符号；

电信工程制图与图形符号；

YT／T5015－95

HG20507-92 自动化仪表选型规定； SY50025-95 石油设施电气装置场所分类；

《通信局（站）电源、空调及环境集中监控管理系统前端智能设备通信协议》； 采用法定计量单位。

3.2、设计原则

根据对用户需求的了解，拟按下述原则进行总体设计： 3.2.1可靠性设计

工业控制系统要求长期运行情况下的稳定性、可靠性，所以有以下要求：

采用高可靠性的器件，包括主控器、现场仪表；

采取一定的抗干扰措施，具体有良好的接地措施、电磁屏蔽措施；

采取可靠的施工工艺，严格按照工业自动化工程安装规范和油气田工程设计工艺执行，确保

人为故障率降到最低。

3.2.2可扩充性设计

为方便以后系统的扩展，系统留有扩展余地，可以很方便的实现扩容，只需在增加相应硬件的基础上，对后台软件进行一定的设置即可实现系统的扩容。 3.2.3开放性设计

系统具有一定的开放性，可与多个厂家、多种规格的通用型设备（电动设备、仪表等）进行

连接。

随着网络标准和软件版本的更新，现有的技术和设备能够向上兼容。

数据库接口开放，能进行多种数据库的互操作，有利于油田的数据共享和管理。 能将局域网和广域网（如油田信息网）互连。

3.2.4易管理性和易操作性

后台软件采用提示、查看、口令等人机对话方式，以及操作权限分级方式。 3.2.5模块化结构设计

整个系统无论硬件、软件均采用模块化结构，软件模块化便于软件的编制、调试、功能扩展、可读性好。全汉字化界面便于操作人员熟悉掌握全系统，硬件模块化使得配置灵活，接口标准，易于升级、维护和更新。 3.2.6系统设备选型依据

设备选型以技术先进、性能稳定、可靠性高、性能价格比高、能够满足精度要求、能够满足现场工况要求为原则。通过严格的产品设计生产及测试以保证系统的稳定性、可靠性。相同类型产品尽量选用同一系列的产品，减少规格型号和生产厂商数量，以方便维护服务。

第四章 项目建设方案

1、系统监测内容

广一注水站采集信息表

PIT-0101 PIT-0102 PIT-0103 PIT-0104 PIT-0105 PIT-0106

1#离心泵进口压力 1#离心泵出口压力 1#离心泵进出口平衡压力 1#离心泵冷却水进口压力 1#离心泵冷却水出口压力 1#离心泵润滑油压力

0-1.0 0-20 0-20 0-1.6 0-1.6 0-1.6

Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa

4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

AI AI AI AI AI AI

PIT-0201 PIT-0202 PIT-0203 PIT-0204 PIT-0205 PIT-0206

2#离心泵进口压力 2#离心泵出口压力 2#离心泵进出口平衡压力 2#离心泵冷却水进口压力 2#离心泵冷却水出口压力 2#离心泵润滑油压力

0-1.0 0-20 0-20 0-1.6 0-1.6 0-1.6

Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa

4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

AI AI AI AI AI AI

PIT-0301 PIT-0302 PIT-0303 PIT-0304 PIT-0305 PIT-0306

3#离心泵进口压力 3#离心泵出口压力 3#离心泵进出口平衡压力 3#离心泵冷却水进口压力 3#离心泵冷却水出口压力 3#离心泵润滑油压力

0-1.0 0-20 0-20 0-1.6 0-1.6 0-1.6

Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa

4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA

√ √ √ √ √ √

√ √

√ √ √ √

√ √ √ √ √ √

AI AI AI AI AI AI

PIT-0401 PIT-0402 PIT-0403 PIT-0404 PIT-0405 PIT-0406

4#离心泵进口压力 4#离心泵出口压力 4#离心泵进出口平衡压力 4#离心泵冷却水进口压力 4#离心泵冷却水出口压力 4#离心泵润滑油压力

0-1.0 0-20 0-20 0-1.6 0-1.6 0-1.6

Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa

4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

AI AI AI AI AI AI

PIT-0501 PIT-0502 PIT-0503 PIT-0504 PIT-0505 PIT-0506

注水站来水压力压力 1#罐液位压力压力 2#罐液位压力压力 冷却水来水压力 冷却水回水压力 泵出口汇管压力

0-1.0 0-1.1 0-1.2 0-1.3 0-1.4 0-1.5

Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa Mpa

4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA 4-20mA

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

AI AI AI AI AI AI

0-10 TIT-0101 1#离心泵轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0102 1#离心泵轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0103 1#电动机轴瓦温度 1 0 TIT-0104 1#电动机轴瓦温度 2 0-10 ℃ 9 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

0 0-10 TIT-0105 1#电动机风温 1 0 0-10 TIT-0106 1#电动机风温 2 0 0-10 TIT-0107 1#离心泵冷却水进口温度 0 0-10 TIT-0108 1#离心泵冷却水出口温度 0 ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

0-10 TIT-0201 2#离心泵轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0202 2#离心泵轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0203 2#电动机轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0204 2#电动机轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0205 2#电动机风温 1 0 0-10 TIT-0206 2#电动机风温 2 0 10 ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

0-10 TIT-0207 2#离心泵冷却水进口温度 0 0-10 TIT-0208 2#离心泵冷却水出口温度 0 ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

0-10 TIT-0301 3#离心泵轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0302 3#离心泵轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0303 3#电动机轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0304 3#电动机轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0305 3#电动机风温 1 0 0-10 TIT-0306 3#电动机风温 2 0 0-10 TIT-0307 3#离心泵冷却水进口温度 0 0-10 TIT-0308 3#离心泵冷却水出口温度 0 11 ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

0-10 TIT-0401 4#离心泵轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0402 4#离心泵轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0403 4#电动机轴瓦温度 1 0 0-10 TIT-0404 4#电动机轴瓦温度 2 0 0-10 TIT-0405 4#电动机风温 1 0 0-10 TIT-0406 4#电动机风温 2 0 0-10 TIT-0407 4#离心泵冷却水进口温度 0 0-10 TIT-0408 4#离心泵冷却水出口温度 0 ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √

√ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI ℃ 4-20mA √ √ √ AI

FIT-0101 FIT-0201

1#离心泵注水流量 2#离心泵注水流量

0-60 0-60

t/h t/h 12

数字量 数字量

√ √

√ √

√ √

√ √

485 485

FIT-0301 FIT-0401

3#离心泵注水流量 4#离心泵注水流量

0-60 0-60 0-12

t/h t/h

数字量 数字量

√ √

√ √

√ √

√ √

485 485

FIT-0501

广一站来水流量 0

t/h

数字量

√

√

√

√

485

CIT-0101 CIT-0102 CIT-0103 CIT-0201 CIT-0202 CIT-0203 CIT-0301 CIT-0302 CIT-0303 CIT-0401 CIT-0402 CIT-0403

1#电动机 A 相电流 1#电动机 B 相电流 1#电动机 B 相电流 2#电动机 A 相电流 2#电动机 B 相电流 2#电动机 B 相电流 3#电动机 A 相电流 3#电动机 B 相电流 3#电动机 B 相电流 4#电动机 A 相电流 4#电动机 B 相电流 4#电动机 B 相电流

0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5 0-5

A A A A A A A A A A A A

0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A 0-5A

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √

AC AC AC AC AC AC AC AC AC AC AC AC

0-45 VIT-0101 1#电动机 A 相电压 0 13 V 0-450V √ √ √ √ VC

0-45 VIT-0102 1#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0103 1#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0201 2#电动机 A 相电压 0 0-45 VIT-0202 2#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0203 2#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0301 3#电动机 A 相电压 0 0-45 VIT-0302 3#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0303 3#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0401 4#电动机 A 相电压 0 0-45 VIT-0402 4#电动机 B 相电压 0 0-45 VIT-0403 4#电动机 B 相电压 0 14 V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC V 0-450V √ √ √ √ VC

广一注水站状态信息表

SIT-1106 SIT-1107 SIT-1108

3#离心泵停止 4#离心泵工作 4#离心泵停止

OFF ON OFF

√ √ √

√ √ √

√ √ √

CIO CIO CIO

SIT-2101 SIT-2102 SIT-2103 SIT-2104 SIT-2105 SIT-2106

1#冷却水泵工作 1#冷却水泵停止 2#冷却水泵工作 2#冷却水泵停止 3#冷却水泵工作 3#冷却水泵停止

ON OFF ON OFF ON OFF

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

CIO CIO CIO CIO CIO CIO

SIT-3101 SIT-3102 SIT-3103 SIT-3104 SIT-3105 SIT-3106

1#润滑油泵工作 1#润滑油泵停止 2#润滑油泵工作 2#润滑油泵停止 3#润滑油泵工作 3#润滑油泵停止

ON OFF ON OFF ON OFF

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

√ √ √ √ √ √

CIO CIO CIO CIO CIO CIO

SIT-4101 SIT-4102 SIT-4103 SIT-4104

1#冷却风机工作 1#冷却风机停止 2#冷却风机工作 2#冷却风机停止

ON OFF ON OFF 16

√ √ √ √

√ √ √ √

√ √ √ √

CIO CIO CIO CIO

配水间采集信息表(7井次)

注水站

总计： AI: 62路 DI： 42路 AC: 12路 VC: 12路 485： 5路 配水间（5座，）

AI:

2、系统硬件描述 系统运行基本要求 （1）工控机

硬件要求： ①硬盘 40GB 以上。

45路 35路

485：

②内存 256MB。③主机 P4 2.0G。④显示器选用大屏幕触摸式液晶显示屏。⑤打印机一台。软件要求：系统运行环境为中文 Windows NT 4.0；开发应用软件采用 MCS 系统工控组态软件。

（2）网络服务器

硬件要求：①P4 2.0GHZCPU。②256MB 以上内存。软件要求：系统运行环境为中文 Windows NT 4.0 + Servics Pack4.0 或更高版本、IE4.01 或更高版本；应用软件采用 SOL Serv-er 7.0、IIS4.0 和 EXceI 2000。 （3）网络防火墙

硬件要求：PIII 级别。 软件要求：WinNT 系统。

基本工作原理

该系统通过智能传感器组对现场各注水泵机组的压力、温度、流量、电流、电压、用电量、振动量、水位、油位、噪声等物理量进行自动监测，并将监测结果传输给监控系统主机，经数据计算以及注水站生产系统运行优化处理后，第一路送至变频器组去控制各泵出口电动阀门，通过电动机的无级调速来控制各泵的排量；并监控系统操作、显示各泵及整个注水站系统的运行状态，将测试结果存入磁盘，以及可以打印输出班报、日报、月报、年报及效率分析表等。第二路送至异常处理（包括保护、报警等）系统，确保注水站各部分的正常安全运行。最后一路是数据远传系统，通过网络服务器和网络防火墙，实现各注水站系统的网络化管理和远距离调控操作。根据有关监测数据计算出泵干压压差、泵效、单耗、各机组单台系统效率及整个注水站的

平均系统效率等参数。同时根据注水站生产运行优化参数需要，若遇超限参数，则发出声光报警和操作提示信号。该系统通过对各注水泵出口电动阀的自动调节，使各注水泵处于安全、高效的工作区内运行。

3、主要设备选型及参数介绍 工作现场各物理量的监测 （1）压力和液位检测

采用意大利的 TSK 霍尔压力传感器将现场各压力（液位）信号转换成 4 ~20mA 标准模拟信号输入至工控机，由工控机进行模数转换，并计算实际的压力（液位）值，存入工控机的数据存储区，等待程序实时调用。 （2）温度检测

采用美国的 DS1820 温度传感器，将各点温度信号送入工控机中，并进行数据的存储，等待程序实时调用。 （3）流量检测

选用具有 RS485 通信接口的电磁流量计，将瞬时流量和累计流量采用读取仪表内存的方法，经 RS485 通信接口直接送入工控机的数据存储区，等待程序实时调用。 （4）用电量检测

选用具有 RS485 通信接口的智能电能表，将电动机用电量采用读取仪表内存的方法，经 RS485 通信接口直接送入工控机数据存储区，由程序实时调用。 （5）电压、电流的检测

通过安装在配电柜中的变送器将各电量信号转换成 4 ~ 20mA 标准模拟信号给工控机，经模数转换后存入数据存储区，等待程序实时调用。 （6）振动量和噪声的检测

通过安装在泵房中的震动传感器和噪声检测器将检测信号转换成 4 ~20mA 标准模拟信号传送给工控机，经工控机模数转换后存入数据存储区，等待程序实时调用。 3.3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vyi4.html