基于PLC对甲醇自动加注技术研究

张娅薇陆铭娟庞翠华王金婵许阳芳

摘要：大庆油田冬季气候寒冷，几年来在冬季气温低的情况下，由于天然气水露点高，气中含水量高，频繁的发生天然气输送管道冻堵问题，影响装置的长周期平稳运行。为解决该问题，决定在装置内部和外输气管网新上一套甲醇自动加注系统，在装置的某点发生冻堵时，自动启动甲醇加注系统化冻，冻堵化开甲醇自动加注系统自动停运。

关键词：PLC；甲醇自动加注技术；冻堵

一、问题分析

大庆油田平均气温-16.4℃，极端最低气温-39.2℃，南八深冷装置和外输管网在生产运行过程中会经常出现水合物冻堵现象。频繁的发生天然气输送管道冻堵问题，影响装置的长周期平稳运行。所以为了解决冻堵问题及甲醇本身的危险性，现决定对甲醇自动加注技术。

甲醇自动加注系统通过对易冻部位的相应参数的检测和分析，预判冻堵的发生，由PLC控制启停变频隔膜泵，加注甲醇，实现对天然气水合物冻堵的自动处理。可以实现适时启停甲醇泵，缩短问题处理的时间。

二、甲醇加注点明细分析

表1甲醇加注点明细

三、PLC控制方案

（1）在PLC内对各点参数进行判断，全部八点数字量输出（启动甲醇泵）至一个点，控制一个启泵继电器，启动甲醇泵。

（2）8点每点有自己独立的数字量输出（启动电磁阀），每次启动过程执行，直到检测点参数恢复到正常值时再延时2分钟，停甲醇泵，延时2秒关闭电磁阀。

（3）启动时相反，先开电磁阀，PLC接收到电磁阀传回的阀位反馈信号后启动甲醇泵。甲醇泵和电磁阀之间通过电磁阀阀位反馈做联锁，即不开阀就不能启泵。

（4）电磁阀安装在单流阀之前，就是靠近甲醇泵的一侧。

（5）控制室传现场的各路要加装隔离式安全栅和防浪涌保护器。

（6）关闭电磁阀5秒时若没有收到电磁阀关闭阀位反馈信号，PLC向DCS发出报警。

四、控制逻辑

图1甲醇自动加注PLC控制逻辑图

首先，当系统开始运作时，检测压力值，若压力值大于等于45kPa，则赋予加注量的初始值，开电磁阀，此时判断阀位是否正确，若正确则启动主甲醇泵；否则就报警；当启动主甲醇泵后，检测泵是否运行，若泵运行则继续；若泵不运行则启动备用泵，再检测泵是否运行，泵运行则开始计时，泵不运行，启动报警装置；当计时大于30秒后，测试压力值是否大于等于45kPa，若是，则使用PID调节加注量，并延时20秒，20秒后检测压力值是否大于等于55kPa，若是则启动报警装置，否则返回前面；当压力值小于45kPa，则延时120秒后停甲醇泵，判断泵是否停止，如停止则关电磁泵，判断阀位是否正确，返回初始时，进行下一轮循环；如不停止则启动报警装置。

五、甲醇自动加注的实际应用

为了验证甲醇自动加注系统能否正常工作，进行了实际冻堵实验。当拉深制冷温度至-8584.63℃时，膨胀机出口压力高于PLC内设定值，甲醇加注系统自动启动，加注甲醇约9分钟后，压力回到正常值，甲醇自动加注系统在多加注2分钟后自动停泵。此期间，南八深冷装置没有进行回温等措施，基本上没有影响轻烃产量。

据统计，以往装置出现冻堵，工艺参数出现报警、员工做出反应，启动甲醇泵化冻至问题解除，至少需要40分钟，而甲醇自动加注系统则只需10分钟左右的时间即可完成。通过对检测参数的合理设置，完全可以在水合物冻堵形成的初始阶段将其解决，使冻堵造成的影响减少到最小。甲醇自动加注系统提高了装置内部及管网的化冻效率，降低了甲醇抑制剂的消耗量。保障了天然气装置及管网长期平稳运行。

六、结论及认识

甲醇自动加注系统通过PLC对系统参数分析，进行冻堵预判。当装置或管网出现冻堵趋势时，甲醇加注系统自动启动，通过PID调节回路自动调节甲醇加注量，直至冻堵趋势消失。甲醇自动加注系统PLC与控制室内DCS有通讯联系。

参考文献：

[1]李明川,樊栓狮.天然气水合物形成过程3阶段分析[J].可再生能源,2010,28(05):80-83.

[2]胡建立.甲醇自动加注技术在轻烃外输系统的应用[J].石油石化节能,2016,6(12):51-53+12

作者简介：姓名：张娅薇（1996.09--）性别：女；籍贯：河北省廊坊；民族：汉族；学历：本科；毕业于：北部湾大学现有职称：无研究方向：自动化