1.杨新方 2.刘志颂 3.伊文燕
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摘要：在油田稠油开发过程中，热注锅炉是十分重要的核心设备，其燃料主要包括乳化油和天然气等，在具体燃烧后会有高温高压饱和蒸汽生成，之后将其在油层当中注入，可以使原油物理特征得到改善，同时也使原油采收率得到了有效提高。本文针对热注锅炉中自动控制系统的应用进行分析，探讨了目前热注锅炉手动控制系统运行时存在的问题，分析了锅炉的具体改造思路，最后针对自动控制系统的应用进行阐述，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴。
关键词：热注锅炉；自动控制系统；应用
燃烧效率和蒸汽干度对热注锅炉运行情况具有重要影响，当参数发生变化后将会对注气地层吞吐开发效果产生影响，同时也会导致设备运行的安全性能有所下降。对此，需要针对热注锅炉进行技术改造，通过安装自动控制系统，可以有效监测设备运行参数，并在参数变化后及时进行调整，有效保证锅炉运行过程的安全性和稳定性。
一、热注锅炉手动控制系统方面存在的主要问题
针对热注锅炉手动控制系统进行分析，其在具体运行过程中还存在以下几个方面的问题。首先，在稠油开采现场，手动控制系统在检测蒸汽干度时，主要采用定时人工检测方法，此检测方式一方面容易产生误差问题，另一方面在检测参数时不够连贯，进而导致蒸汽干度测量结果存在一定的滞后性。在检测蒸汽干度时往往需要受到许多因素带来的影响，具体包括客观因素、内部主观因素等。其中客观因素具体包括燃料种类、大气压力、流量等，而内部主观因素则具体包括参数搜集后的分析精确程度、仪器用表的操作有效性。因此，在测量蒸汽干度的过程中，需要结合波动变化进行调整。其次，当采用热注锅炉手动控制体系时，其控制水平与人员自身的责任意识和技术水平等有关，一旦控制结果的显示不够准确，没有连贯搜集参数，将会对数据分析结果的准确性产生影响，最终导致热注锅炉的蒸汽指标和燃烧效率等不够稳定。最后，目前国内部分油田所适用的热注锅炉投产超过了具体的规定年限，相关机器设备出现明显的老化现象，对此需要及时进行更新，从而进一步提升热注锅炉的运行安全性[1]。
二、热注锅炉控制系统改造思路
改造和安装热注锅炉控制系统，可以使锅炉燃烧效率和蒸汽质量的操作管理得到加强，同时还可以使手动控制方面存在的问题得到解决。具体来说，针对热注锅炉需要利用传感器将其显示的温度值、流量值以及压力值等相手动操作器当中进行传输，之后则会将标准信号向PLC模块中进行传送。PLC可以连同计算机共同对数据进行通讯传递，从而使微机当中能够搜集全部参数，并进行系统的分析。与此同时，计算机还可以提供参数值，在对比搜集到的参数值后，对调节指令进行发送，最终由操作器合理调整参数。PLC模块可以对继电器通断以及操作开关的相关信号进行搜集和分析，同时还可以从逻辑层面操控锅炉系统，有效实现锅炉的自动启动、终止以及异常警报等功能。除此之外，该自动控制系统还可以通过不同指示灯，使人员对报警类型进行明确，并记录到计算机当中，为热注锅炉设备的安全稳定运行提供保障[2]。
三、热注锅炉自动控制系统的应用分析
热注锅炉设备的燃料具体包括天然气、重质油、渣油、原油等，在油田开采过程中，通过锅炉可以产生高温高压饱和蒸汽，从而使原油物理性能得到提高。
对于热注锅炉而言，其运行指标具体包括蒸汽干度和燃烧效率两项，一旦参数发生变化，不仅会对效率产生影响，而且还会降低锅炉运行的经济性和安全性。因此，需要在热注锅炉当中合理安装自动控制系统，从而有效控制参数变化。
（一）操作仪表改造
首先，在改造热注锅炉时，需要对其燃料控制设备进行合理改造，使其除了具有手动操控命令以外，还可以对计算机操控指令进行完成。通过对重置燃料阀门开度进行调整，可以对燃料使用量进行有效控制。对此，相关技术人员需要对配置电气转换器进行添加，从而使相关电子信号转化成具体的气动信号，并利用原始气动阀门以及定位器，细致调节燃烧量。其次，技术人员需要对锅炉水量调节部分进行改善，对目前配置的给水变频器进行使用，将指针式的调节按钮、指示器以及给水变送器等拆掉，从而使给水量显示的指示精确度以及调节精确度得到有效提升。与此同时，通过给水变频器的使用，可以使水量产生的信号向PLC模块当中传输，并传送到计算机进行积分计算，对热注锅炉供水的累计量进行明确[3]。
（二）测量仪表改造
根据相关数据表明，目前测量仪表当中的信号传输功能缺乏，无法有效连接计算机控制体系，而且热注锅炉的一些参数仍然对以往的指针式仪表进行使用，因此需要合理进行相应的技术改造。首先，技术人员需要对热注锅炉的原温度传感器进行使用，并配备具体的警报指示仪和变送温度仪，从而有效实现计算机输入和温度显示等功能。其次，需要向计算机有效输送原始指针式仪表发出的相关信号，并对传感器、变送器以及数显表等进行添置和配备。最后，技术人员需要在系统当中对蒸汽干度仪表进行配备，同时还应对酸碱度仪表和PH值分析表进行安装，从而更为连贯的测量干度。
（三）控制元件改造
通常情况下，热注锅炉主要是利用继电器来实现自身的控制功能，在具体使用过程中除了机器设备老化问题以外，而且还无法扩展功能与计算机共同进行控制。对此，为了使热注锅炉具有逻辑控制功能和联锁保护功能，需要对新型控机系统进行配备，并要对监视、报警、控制平台进行建立。
（四）电脑智能监控改造
相关技术人员在原有系统基础上，对手动操作进行了增设。具体来说，系统具体包括软手动操作和硬手操作两种类型，可以对计算机实现自动控制。而通过应用实时数据显示技术，可以有效显示相关锅炉热参数，具体包括各种图形、组件参数、测量值、给定值以及报警数据等。
（五）综合控制系统改造
各参数之间具有明显作用，想要维持干度的稳定性，需要充分保证蒸汽温度、压力、空气、燃料以及给水量等。综合控制系统具有大滞后、大惯性、非线性、不确定性以及强耦合等特点。所以，应用传统控制技术的单回路控制方法，想要对此问题进行解决难度较大。对此，相关技术人员可以对无模型自适应控制技术进行应用，从而使锅炉自动控制问题得到有效解决。具体来说，需要从多变量控制角度进行分析，对锅炉工艺参数的非线性、宽动态以及大滞后等相关过程因素进行抑制，从而使锅炉的燃烧效率得到改善，使干度保持稳定，充分保证热注锅炉的稳定运行[4]。
结束语：
综上所述，在对热注锅炉进行改造后，通过安装自动控制系统，可以有效测量和显示蒸汽干度，同时还能够自动控制送风量和给水量，这样一来不仅有效控制了锅炉蒸汽干度，同时也使燃料消耗量得到了节省。自动控制系统当中PLC模块可对变频器进行操控，从而合理调节送风量，除了具有稳定送风功能以外，还可以使风机的磨损程度得到降低，使电能消耗得到减少，此外还具有监测以及警报等功能，可以有效保证热注锅炉设备的稳定运行，促进稠油的高质量开采。
参考文献：
[1]欧阳俊易.热注锅炉自动控制系统优化[J].新疆石油天然气,2019,15(03):98-104+9.
[2]张洪江,王东,单长城,万腾飞,李世武.注汽锅炉热效率影响因素分析及经济运行调节[J].石油石化节能,2019,9(08):20-22+29+8.
[3]王健骁.关于如何提高注汽锅炉运行热效率的研究[J].石化技术,2019,26(02):4.
[4]赵晶晶.油田注汽锅炉再制造技术及其在工程中有效应用[J].化工管理,2018,14(11):256.