大罐抽气工艺在已建原油集输站的应用

大罐抽气工艺在已建原油集输站的应用

摘要：大罐抽气工艺是目前国内外原油集输工艺中有效回收油罐烃蒸汽，减少油气损耗最常用、最经济、最可靠的技术手段之一。本文主要介绍了DZH型全自动大罐抽气装置及工艺技术在已建原油集输站应用的设计特点和效果。

关键字：大罐抽气变频调速PLC控制器

中图分类号：TE866文献标识码：A文章编号：

Abstract: Large pot of suction process is crude oil airtight gathering and transportation technology at home and abroad are effective in oil tank hydrocarbon recovery steam, reduce oil and gas loss, the most commonly used the most economical, the most reliable technical means one. This paper mainly introduces the DZH full-automatic large pot of suction device and process technology already built in crude oil airtight gathering and transportation station of the design characteristic and application effect.

Key Words: large pot, suction frequency control of motor speed, PLC controller

1概述

目前采油四厂共有四座较大规模的原油集输处理站，这四个站共有500 m3-5000 m3拱顶原油储罐15具，由于这四个站的原油油气比较高、油中含气量大，造成油气分离后仍有较多天然气溶解在原油中，故储油罐的油气损耗严重，经节能监测站监测：挥发量为C1-C4： 2982.9kg/d，C5：943.7 kg/d，同时还存在安全隐患及环境污染。因此对储油罐挥发的油气进行回收十分必要，一是能减少油气损耗，降低污染，二是回收的伴生气可用做加热炉燃料气节约自用天然气或者直接外输形成商品气，具有可观的经济效益。而采用大罐抽气装置对已建集输站储油罐挥发气进行回收，是目前油田回收油罐挥发气最有效而可靠的手段之一。

针对以上现状，通过设计方案优选，并结合现场实际，我们分别在古一联等四个站应用安装了四套DZH-A 型大罐抽气装置，并改造相应工艺流程。此装置是目前国内外较为先进可靠的全自动抽气装置，它应用科学可靠的控制手段和高效压缩机,采用独特的控制技术和数学模型；装置的启动、停止、补气、故障报警完全自动化，具有结构简单，占地小，可靠性和抽气效率高的特点。通过

现场实际应用证明，达到了预期效果，使集输站工艺基本达到半密闭集输工艺流程的要求。

2工艺方法与流程

2.1 主要工艺流程

1）抽气装置主要工艺流程为：

液体液体

↑ ↑

→大罐来气→入口气液分离→气体压缩计→出口分离→冷却→气体管网→

↑←←←←←←←←←低压自动补气←←←↓

大罐挥发气经来气管线输送到压缩机房现场，先经过气液分离将大罐挥发气中的液体（主要成分是轻质油和冷凝水）分离出来，气体进入压缩机，经过压缩提供输送动力，被输入到联合站的天然气系统；而分离出的液体积累到一定液位高度后，自动发出报警信号，提示操作者排液，当液位达到限制高度时，报警停机，防止液体进入压缩机。气体经压缩后，再进入出口分离器，经过气液分离后的气体进入站内的天然气系统；液体经过管道或泵排放至液体收集罐。

2.2设计参数及主要技术指标：

⑴ 进气压力：0.0001Mpa-0.003Mpa

⑵ 进气温度：≤35℃

⑶装置抽气量:200～3000Sm3 /d

⑷压缩机排气压力：0.35MPa

⑸压缩机排气温度：≤120℃

⑹装置启动压力设定范围：500-800pa

⑺压缩机驱动方式：变频电机驱动

⑻控制方式：PLC全自动控制

⑼结构形式：橇装结构

⑽最大用电总负荷： 正常工作26KW-30KW

2.3装置的结构组成、原理及性能

装置主要由压缩机房和控制系统二大部分组成。

压缩机房采用橇装式结构，可整体搬运。压缩机房内安装两台压缩机和与压缩机配套的入口分离器及工艺管线，一次温度压力仪表。压缩机采用两级压缩，级间设有小型液体分离器，用以分离一级压缩产生的液体。

该装置的控制系统主要由二次仪表、压力变送器、温度变送器、液位控制器、压力开关、电磁阀、调压阀、变频器、PLC（西门子或三菱）、控制柜、操作开关面板及装置嵌入式控制软件等组成。

主要工作原理：油罐挥发气通过集气管网进入压缩机房，在压缩机的入口安装微差压变送器，并将来气压力信号连续转换成4-20mA电流信号，传给可编程控制器PLC，PLC经过数学模型运算后输出控制信号实时控制变频器，变频器再控制压缩机运转，使压缩机的转速总是与大罐的来气量相匹配。从而实现抽气过程的自动化控制。并保证压缩机在气量波动的条件下平稳连续运行、安全可靠地工作。

3设计特点

3.1自动化控制系统

该装置的自动化控制系统设计主要有以下特点；

3.1.1温度变送器分别安装在两台压缩机的出口位置，将压缩机的出口温度转换成4-20mm电流信号远传至控制柜，通过PLC连续监控压缩机出口温度，同时数字仪表连续显示出口温度数值。

3.1.2液位控制器用于控制压缩机入口及出口分离器的液位，当分离器中的液位达到排液高度时，发出控制信号，开启联动保护。

3.1.3压力和温度开关分别安装在两台压缩机及其润滑油泵的出口位置，开关信号远传至电控柜，用于压缩机出口超压、超温和润滑油欠压的停机报警及联动控制。

3.1.4电磁阀安装在压缩机房的补气管线上，当大罐系统压力达到补气压

力时,电磁阀动作，为补气调节单元开通补气用天然气，向油罐内补气。

3.1.5 整个大罐抽气装置主要由控制柜中的PLC实现自动监视控制。它接受来自压缩机房的压力、温度及开关量信息，经过专门的计算和逻辑判断实时输出模拟型号和开关量控制信号，控制变频器、继电器等控制设备，在PLC的控制下，输出三相变频动力电驱动压缩机电机，使压缩机的排气量与油罐的挥发气量相适应，保证系统可靠稳定工作。使整个抽气装置运行实现完全自动化。

3.2 装置的安全、可靠性设计

大罐抽气装置的安全设计包括工艺流程、设备结构、自动控制、自动补气、联动保护、防爆防火、仪表及材料选用等许多内容。在本次设计时针对是在已建集输站储油罐在用的特殊性重点考虑了油罐的防爆防火措施。

3.2.1阻火器的设置

为防止外部火焰侵入密闭油罐系统，在油罐罐顶和管道端部设置阻火器。罐顶呼吸阀的下面设置波纹阻火器。在每个油罐挥发气接管距离油罐的端部设置防爆型管道波纹阻火器。为防止阻火器结冻堵塞，阻火器采用垂直安装。

3.2.2 呼吸阀的选用

油罐顶部设置呼吸阀，并根据现场已建储油罐的具体情况，适当调整原有呼吸阀和液压安全阀的开启压力。为保证流通差压，呼吸阀采用全天候呼吸阀,压力等级为+1750Pa(180mmH2O) -295Pa930mmH2O，油罐设置的呼吸阀，只能在极限条件或故障情况下动作。

3.2.3 抽气压力控制

大罐抽气压力必须在呼吸阀动作压力范围。

压缩机的最低停止压力≥200Pa。抽气过程中避免呼吸阀动作。

3.2.4 设置负压补气单元，避免空气进入油罐

在流程中设置负压自动补气回路，在低压或负压状态下能自动补气，独立控制器与控制柜PLC形成两路控制，具有优先控制权。避免控制系统在故障时，抽瘪大罐。补气动作压力的设置范围是0-100Pa。

当油罐出现负压时，电磁阀自动打开，补气单元工作，当油罐压力达到规定的正压值时，独立控制器关闭电磁阀，同时切断阀关闭。完成补气工作过程。

4 结束语

总之，本次应用的DZH-A型大罐抽气装置，是将变频调速技术与先进的可编程控制器PLC相结合，用于抽气压缩机的监测控制，从而实现装置运行过程的全自动化。该工艺装置通过在华北油田采油四厂古一联、廊一联、州一联、泉241站等四个站的现场应用，共有15具拱顶储油罐的油罐烃蒸汽得到回收，大大减少了油气挥发损耗，平均日回收天然气约4600m3/d~8000m3/d左右，年创效300余万元，节能效益显著。同时还减少了环境污染及安全隐患，取得了较好的社会效益和经济效益。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。