自动控制系统在油田热注锅炉上的应用及分析
自动控制系统在油田热注锅炉上的应用及分析
韩连友 （辽河油田公司华油实业公司热注三公司 辽宁 盘锦 124010）
摘 要： 到目前为止， 在油田注汽锅炉技术中使用手动的控制
体系已经不能满足生产需要， 因此有必要对其进行自动化改造。
实验证明， 可以运用可编的程序控制器 （简称PLC） 和无模型的适
应控制技术 （简称MFA） 对此注汽锅炉所具有的测控体系进行相
应的改造， 可以有效提高参数的测量和控制精度及蒸汽干度的稳
定性。改造后的控制体系具有易操作、 劳动强度低、 安全度高等
优点， 还可以对体系具有的参数实时准确的测量和记录， 一方面
提高了注气质量， 另一方面节约了运行成本。
关键词： 自动化； 控制系统； 热注锅炉； 应用及分析
油田热注锅炉是稠油开发的核心设备， 它是以原油、 乳化油
天然气等化学原料作为主要燃料， 通过这些燃料的燃烧生成高温
高压的饱和蒸汽， 将其注入到油层之中， 进而改善原油的物性特
征， 有效的提高了原油的采收率。而热注锅炉能否正常运行的主
要指标是蒸汽干度及燃烧效率， 其参数的变化不仅影响注气地层
的吞吐开发效果， 同时也关系到锅炉设备操作运行的安全性能。
一、 当前热注锅炉手动控制系统方面存在的主要问题
首先， 在现场对蒸汽干度的检测运用的是定时人工检测方
法， 这种检测方式不仅很容易发生误差， 同时会使对参数的检测
缺少连贯性， 也就是说在对蒸汽干度采取测量产生的结果会相对
滞后。蒸汽干度的检测会受很多方面因素的影响， 在客观因素中
包括大气压力、 使用燃料的种类以及流量等， 内部主观因素包含
有仪器用表在操作时发挥的有效性， 同时还包括对所搜集的参数
是否能做到精确分析的因素。所以说对蒸汽干度的测量常常是
在波动中进行调整的。其次， 热注锅炉的控制体系是使用手动控
制的， 因此， 会受到工作人员在责任心方面以及技术水平方面的
影响， 如果控制的结果显示不准确， 对参数的搜集不连贯， 就会产
生对所得数据分析不正确的结果。致使热注锅炉在蒸汽指标上、
燃烧效率上出现不稳定的现象。最后， 当前国内正使用的一些热
注锅炉在投产方面早已超过规定年限， 其显示仪表等机器设备已
经深度老化， 需要尽快更新， 进而才能确保热注锅炉在操作运行
时的安全性能 [1] 。
二、 热注锅炉控制系统改造思路
对热注锅炉具有的控制体系进行必要的改造目的在于稳定
和加强其在蒸汽质量方面以及燃烧效率方面的操作管理水平， 改
善在手动控制中存在的缺点。通过使用热注锅炉显示出的温度
值、 压力值、 流量值等利用传感器传输到手动操作器中， 同时还要
传输到变送器和数显仪表中， 之后会传出从0mA~20mA的标准
信号， 并将其传送到PLC模块中。PLC表示的是可编程控制器，
该控制器可以同计算机一起对数据进行通讯传递， 将热注锅炉产
生的参数全部搜集到微机中做系统的分析。同时， 计算机能够预
先给出参数值， 在与搜集的参数值做对比后传出相应的调节指
令， 通过PLC模块将调节命令传送到操作器中做参数的调整。
PLC模块会搜集继电器通断和操作开关的信号并开始分析， 进而
对锅炉展开逻辑的系统操控， 使锅炉的自动启动功能、 终止功能
以及出现异常参数发出警报的功能得以完成， 采用不同的指示灯
使现场工作人员明确是哪一种类型的报警， 还要将此信号输送到
计算机中做进一步的记录， 最终达到热注锅炉能够正常安全运转
的目的 [2] 。
三、 热注锅炉在控制系统技术方面的改造
1.改造热注锅炉的操作仪表
首先， 对热注锅炉的燃料控制设备进行必要的改造， 使其不
仅可以满足手动操控命令， 同时还可以完成计算机操控的指令。
调整重置燃料阀门的开度进而可以控制燃料的使用量； 添加配置
电气转换器使电子信号能够转变为气动信号， 运用原始的气动阀
门和定位器来对燃烧量做细致的调节工作。其次， 要改善水量的
调节部分， 使用目前配置的给水变频器， 拆掉指针式的指示器、 调
节按钮和给水变送器， 提升给水量显示的调节精确度和指示精确
度就会使水量产生的信号方便传输到PLC模块中， 进一步可以
传送到计算机做积分计算， 得出热注锅炉供水的累计数量。
2.改造热注锅炉的测量仪表
有效数据表明现有的测量仪表缺少对信号的传输功能， 不能
同计算机的控制体系相连接， 并且热注锅炉的部分参数使用的仍
然是以往的指针式仪表， 需要对其进行相应的改善。首先， 通过
运用热注锅炉原有的温度传感器来配备警报指示仪表和新型的
变送温度仪表， 进而完成对计算机进行输入以及显示温度的功
能。其次， 把原始的指针式仪表所发出的信号输送到计算机中，
添置配备必要的变送器、 传感器和数显表。最后， 配备蒸汽干度
仪器， 并且安装pH值分析表和酸碱度仪表， 这样便能实现对干度
进行连贯的测量 [3] 。
3.改造热注锅炉的控制元件
以往的热注锅炉所具有的控制功能是采用继电器进行控制
的， 不仅存在机器设备老化的问题， 而且不能对其功能进行扩展
来配合计算机共同控制， 因此， 为了实现联锁保护功能和逻辑控
制功能配备了新型的控机系统， 建立了热注锅炉控制、 报警、 监视
及控制平台。
结束语
经过改造的热注锅炉自动控制系统具有较高的技术含量， 操
控简单易行。实现了蒸汽干度的测量和显示、 给水量和送风量等
自动控制， 不仅在蒸汽干度方面得到了稳定控制， 而且还节省了
燃料的消耗量。由PLC模块操控所配备添置的变频器实现了对
送风量的合理调节， 不仅具有稳定的送风功能， 而且降低了磨损
风机的程度， 节约了电能， 加强了警报和监测功能， 使热注锅炉能
够平稳、 安全的运行。
参考文献：
[1]岳玉全， 董吉新， 姚汉玉.自动控制系统在油田热注锅炉上
的应用及分析[J].石油矿场机械， 2005,06.
[2]沈和平.油田专用注汽锅炉分布式控制系统研究[D].武汉
理工大学， 2008.
[3]邵菊玲.新型热注锅炉控制系统研究[J].长江大学学报 （自
然科学版） ， 2011,10.
作者简介： 韩连友 （1985-） ， 男， 汉族， 辽宁盘锦人， 毕业于西
安石油大学电气工程及其自动化专业， 助理工程师， 现主要从事
热注安全生产管理工作。
