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污水流量计

采气井站分离器污水自动计量误差分析及对策探索

摘要: 采气井站污水的准确计量对气田开发、 地质 分析等工作具有十分重要的 意义。随着川 东气田自动 化

 

技术的普及, 对自动计量的准确度也提出了越来 越高的要求, 在气量计 算中引进了 美国工业 AGA8 计量标 准, 提 高 了计 量准确度。然而在目前采气井站污水的自动计量中仍然存在较大的误差, 文中以川东 气田采用 的污水自动 计 量为例, 探讨了误差产生的原因和减小误差的自 动计量方法。 关键词: 采气站; 分离器; 自动计量; 误差; 远程终端单元

中图分类号: TE 377 文献标识码: B 文章编号: 1006- 768X( 2005) 03- 0110- 02

 

目前川东气田分离器污水自 动计量采 用了 MOTOROLA 公司提供的 MOSCAD 系统, 其核心部件为 R TU( Remote Termi nal Unit) 远程终端单元, 即 工业计 算机。污 水自动 计量 工作 原理是由现场雷达液位计 采集分 离器液 位的高 度值经 过信 号转换后进入 RTU 的 I/ O 模块, RTU 通过 The ladder diagram language( 梯形图语言, 是 一种 逻辑 控制 语言) 把污 水液 位和 上次保存的 污水流量计液位进 行比较, 判断 是涨水 还是排 水, 当两 数差值超过 设定 值并 且是 涨水 时, 则计 算本 次 液位 对 应体 积, 再减去上次的体积 进行累 积, 分 离器污 水的自 动计 量是 在液位缓慢上涨的过 程中 进行 的, 同时 根据 RTU 时钟 生成 当前小时累积、 上一 小时累积 、 日累积 和昨 日累积。 该计 当 算是一个不 断累积的过 程, 即 液位上 涨一点, 相应 污水 体积 变化值就被计算出来并 增加到 累计值 中。当处在 排污 过程 中, 自动计量会暂停, 等到排污结束, 自动计量被自动 重新投 入。 但是在污水自动计量中存在较大的误差, 目前采 用较多 的办法是在新井站加装计量罐等工艺改造来减小误差。

 

( 4) 当污水液位> 300 mm 时, 采用式( 4) 、 5) 计算圆心 式( arccos( D / 300 - 1) ) ( 4) [ ( 600- D ) / 1000] } ( 5)

 

V= 0. 11188- { 0. 1607+ 0. 0309 / 180- sin 式中: D ! 污水液位, mm; v ! 污 水体积; ! 为分离器圆心角。

 

图 1 分离器液位误 差分析示意图 结合图 1 分析这个公式 在实 现液位 到体 积折算 时误 差 是如何产生的。 很明显图中的圆 心角 ? bac 就 是 ? , ac = 分离 器半 径 = 300 mm, 当污水液位 D 小于 分离器 半径 300 mm 时, 有 ad = 300 - D ( mm) , 故: cos( ? =2 / 2) = ad/ ac = ( 300- D) / 300 arccos( 1- D / 300) ( 6) ( 7)

 

一、 产生误差的原因

1 RTU 中污水体积公式造成的误差 以分离器直径 600 mm 为 例, RTU 中采 用的液 位折 算成 体积的公式如下: ( 1) 如果污水液位 V = 0. 1876 ( 236 mm, 采用式( 1) 计算污水体积 / 180 - sin ) ( 1) 300 mm 时, ( 2) 300 mm, 采用 式( 3) 计

 

从而得出圆心角: 这时候污水的体积应该是: V= 以扇形 bace 为 底面 的圆 柱 体体 积 - 以 三 角形 abc 为底面的三棱体体积+ 半圆冠体 fghk 体积。 然而在 RTU 公式中污水液位< 236 mm 时未计算半圆 冠 体 fghk 体积, 而是直接采用:

 

( 2) 在分离器直 径为 600 mm 且污 水液 位 采用式( 2) 计算圆心角 = 2 arccos( 1- D / 300) ( 3) 如果 236 mm < 污水液 位 算污水体积 V= 0. 1094- 0. 1942

收稿日期: 2005- 02- 25

 

[ ( 600 - D ) / 1000] + { 0. 1607+

 

V= 以扇形 bace 为底 面的 圆 柱体 体积 - 以三 角 形 abc 为底面的三棱体体积, 即 V = 0. 1876 ( / 180 - sin ) ( 8) 实际上, 分离 器中 还有 各种 填 充材 料也 要 占用 部 分体 积, 而这些填充材料的 体积无 法计算, 从而 使得采 用这 种方 法计算的污水体积产生了较大误差。 2 积液包到分离器的临界值的取值不易取准确造成误 差

 

三、 减少污水计量误差方法的梯形图思路

由于上述办法与排污阀的运行状态有密切相 关, 所以 有 必要简单介绍 一下 排污 阀的 状态, 排 污阀 一 般采 用的 是 电 ( 气) 动排污阀, 根据现场阀门的状 态, 它 会返回 给 RTU 四 个 值( 即 阀开信号、 阀开 到位信 号、 关信号 、 关到 位信号 ) 。 阀 阀 下面是上述方法在 RTU 中梯形图编程的主要 逻辑思路: 第以步: 初 始化变量。先 初始化 三个 时间变 量, 一个 用 来保存排污阀在打开一瞬间的时点 ktim、 一个 用来保存排 污 阀从打开到关到位所经历 的时间 ( 即一次 排污的时 间) gtim、 另一个用来保存一天中的累 积排污 时间 ltim; 再初 始化用 来 保存污水体积的浮点 型变量 包括当 前小时 产量、 当日 产量、 累积产量。 第二步: 开 始计量污水。 当排污 阀在 打开的 一瞬 间, 把 当前时间折算成秒保存到 ktim 变量中, 将小时产量、 日产量、 累积产量同时累加上 V ( 排污一次的体积) 。 第三步: 累积排污时间。 当排污 阀在 关到 位的一 瞬间, 把当前时间折算成秒并减去 ktim( 开阀的时 间) , 保 存到 gtim 变量中, 判断这个值的正负, 如果为负值就把它变 为正( 乘 1) ( 目的是修正排污阀开关时 间在晚上 24: 00 之间 所产生 的 负值) , 并把它保存在 ltim( 保存一 天中的 累积排 污时间) 中, 在 ltim 中进行累 加。 第四步: 累计产量。在当前 分钟达 到预 设时 间时( 一 般 为 59: 59 秒) , 将 小时产 量的值 倒出到 上 1 h, 并清空 该小 时 的值; 在当天时间达到预设时间时( 一般为 8: 00: 00) , 将日 产 量的值除以生产 时间, 折 算出 平均 每秒 钟污 水产 量, 用 ltim ( 累计的当天排污时间) 乘以每秒钟污水产量, 再用这个值 加 上日产量就得到了当日污水产量, 同时将当日产量的值倒 出 到上一天, 并清空当日产量和 ltim。 第五步: 设置手 动 补 偿污 水。当 给 出了 手 动 补偿 的 信 号, 就把手工添加的污水产量累加进日产量和累积产量中。

 

图 2 污水分离 自动计量流程图 从图 2 中可以看出污 水高度 在分离 器积液包 以上 与在 积液包时的污水体积是有很大变化的, 但是这个临界 值不易 取准确。采 用老的方法计 算时, 又必须 要取 这个值, 这 是产 生计量误差的原因之二。 3 排污时产生的污水无法计量 当井站污水产量较大, 排污 次数较 多时, 如果 不计 算排 污过程中产 生的 污水 对计 量的 准确 同 样产 生较 大的 影 响。 但是排污过程中产生的污 水体积 不能直 接建立 数学模 型进 行计算。

 

二、 减小污水计量误差的方法

 

四、 结论

图 3 减少污水计量 误差方法分析示意图 1 污水自动计量与自动排污紧密联系 见图 3, 首先确定出自动 排污时 污水液 位的上 限、 限, 下 假定排污下限为 200 mm, 排污上限为 280 mm, 通过在现场排 污口实地测量出污水液 位从 280 mm 下降到 200 mm 时 污水 的体积, 假定为 h 升, 把这 h 升体 积作为排 污一次的污 水体 积。RTU 中只需要对一个小时进行了多 少次排污进行累 加, 同时进行全天的累加。 2 排污过程中产出污水的计量 因为开井后井站的污水是时时产生的, 那 么通过在 RTU 中增加时间 变量, 用来 累计每 次排污 的时间, 用全 天的 污水 产量除以生 产时间, 折 算出平 均每秒 钟污水 产量, 再用 累计 的排污时间乘以每秒钟污水产量, 通过这样来计算排 污过程 中的污水产量, 蕞后把得到的值加进全天的污 水产量中。 ( 1) 通过对两种算 法的对 比, 采用后 一种 算法可 以避 免 对实时产生的污水随时作体积变化的计算, 降低了梯形图 语 言设计的时间复 杂度, 减少 了 RTU 的判 断次 数。更 重要 的 是能够有效降低误差。 ( 2) 采用后一种算法不需要考虑分离器 与积液包的临 界 点高度。 ( 3) 增加了对排污过程中产生污水的计 量。不进行任 何 工艺改造, 能够有效地实现提高分离器污水自动计量的准 确 度。 经过在天东 86 井和天东 91 井采用污 水计量方 式后, 通 过人工实测污水与自动计量污水对比, 误差比修改前减小 了 53. 2% 和 44. 7% , 较大地提高了分离器排污 自动计量的准 确 度。

点击次数:  更新时间:2015-12-31  【打印此页】  【关闭

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