北京石油化工學院學報天然氣壓縮機自動控制技術高釗，劉德俊，王芙，馬焱，李小月，高吉慶（遼寧石油化工大學，遼寧撫順113001）輸到指定位置。由于灘海油田伴生氣的產量比較少，在進行壓縮的過程中，天然氣壓縮機需經常啟停。

　　為了節(jié)省能源，降低成本，提高機器運行的穩(wěn)定性，可以對天然氣壓縮機進行自動化控制。筆者介紹一種天然氣壓縮機自動控制的方法，該方法不需要人工控制即可把天然氣進行高壓壓縮后裝進高壓氣瓶。

　　通過對該方法的設計原理、設計方案和設計時應注意的一些問題等描述，為高壓壓縮機的自動控制研究提供。

　　隨著能源的日益緊張，天然氣在能源中的位置越來越重要。灘海油田伴生氣作為天然氣的一種，逐漸被人們所重視。目前，由于其回收所帶來的經濟效益并不明顯，故國內外大都采取放空或燃燒的方式來處理伴生氣。為了增加油田效益，應設計經濟合理的方案對伴生氣進行回收2. 1NG回收工藝壓縮天然氣（CNG）就是將天然氣加壓至25MPa左右，使其體積減小。天然氣在25MPa時，體積為壓縮前的1/250，該工藝有效的利用了天然氣的壓縮特性，提高了儲運效率。CNG的預處理和壓縮過程相對簡單，處理技術和設備較成熟，投資費用適中。

　　采用CNG技術回收灘海油田伴生氣的工藝流程：經過預處理（脫硫、脫碳、脫水、除塵等）的伴生氣經增壓計量后，進入緩沖罐（約100m3）儲存，當緩沖罐壓力達到一定值后，啟動壓縮機，對氣體進行高壓壓縮，達到25MPa左右，裝入630mmX11580mm的標準高壓氣瓶，容積約為2.82m3，高壓氣瓶通過船舶運輸：2013-03-20到目的地。

　　回收工藝確定后，考慮到伴生氣產量少，壓縮機不能連續(xù)工作，可在壓縮機入口處設置一個緩沖罐儲存氣體，根據緩沖罐中氣體壓力值，可以對壓縮機進行自動化控制。這樣不僅節(jié)省人力資源，還能提高機器運行的穩(wěn)定性。該自動化系統的原理是根據壓力的變化，利用PLC控制柜對壓縮機和電動閥門進行自動控制。

　　2自動控制系統隨著科技的發(fā)展，PLC技術越來越成熟，其靈活性和擴展性較繼電器有了很大提高，且不易受環(huán)境影響，目前已廣泛應用于自動化領域。因此，筆者采用PLC和繼電器聯合控制，不僅具有結構緊湊，電器少，體積小，易維護等特點，還可以使系統設備適應惡劣的工作環(huán)境，同時降低成本。

　　2.1系統運行的工藝要求為確保正常工作，系統應滿足以下要求：壓縮機的正常啟停和電動閥門的正常開閉；正常生產時，應保證至少有2個高壓氣瓶可以正常工作；）能夠隨時對機器的運行狀況進行檢測。

　　北京石油化工學院學報2.2控制系統的工作原理經過處理的天然氣進入到緩沖罐中，當緩沖罐中的壓力達到一定值時，壓縮機啟動，把天然氣壓縮裝進高壓氣瓶進行儲運。當儲存天然氣的高壓氣瓶裝滿后，為了不影響正常生產，需更換另外個高壓氣瓶進行儲運，該過程中壓縮機繼續(xù)正常工作。當緩沖罐氣體壓力降到一定值時，壓縮機停止工作，待緩沖罐中壓力達到定值后，壓縮機重新啟動，循環(huán)上述過程。根據上述過程，筆者設計套方案，使整個系統自動循環(huán)生產，而不需要人工操作，只要定時維護，保證設備正常生產即可，該系統的控制原理如所示。

　　綏沖罐1it力表-it力容器控制系統工作原理2.3控制系統的設計方案設計方案由電接點壓力表、電動閥門和PLC等部件組成。電接點壓力表中的壓力變化促使PLC中的控制電路對系統進行自動控制，以確保天然氣壓縮機的啟停和電動閥門的開關。方案的工程圖如所示。

　　在緩沖罐出口端設置1個可以檢測緩沖罐內空氣壓力值的電接點壓力表，在壓縮機進氣端設置1個電動閥門。電動閥門和電接點壓力表均與PLC中的控制電路相連接。當所述電接點壓力表檢測到緩沖罐內的天然氣壓力達到第預設壓力值時，控制電路控制電動閥門開啟，同時壓縮機啟動。當電接點壓力表檢測到緩沖罐內的天然氣壓力低于第二預設壓力值時，電動閥門關閉，同時壓縮機停止工作。高壓氣瓶和壓縮機之間選用單向閥，防止壓縮機停止時，產生回流。每個高壓氣瓶的進氣口附近均設置1個電接點壓力表，該電接點壓力表可以檢測高壓氣瓶中的壓力值。電接點壓力表和止回閥之間各安裝1個電動閥門，閥門由PLC控制系統控制。當高壓氣瓶中的壓力達到預設值時，控制電路控制與高壓氣瓶相對應的電動閥門關閉，使另外1個電動閥門開啟。

　　2.3.1天然氣壓縮機的自動啟停壓縮機自動啟停電路如所示。當與緩沖罐相連的電接點壓力表檢測到緩沖罐中的壓力值達到第預設壓力值時，壓力表上限觸點P1使開關3閉合，等同于按下了PLC控制柜的啟動按鈕1，壓縮機啟動；當電接點壓力表檢測到緩沖罐內的壓力值低于第二預設值時，電接點壓力表下限觸點P2使開關4閉合，此時繼電器1閉合，繼電器的常開開關1一1閉合，等同于按下了PLC控制柜的停機按鈕2，此時壓縮機停止工作。

　　2.3.2電動閥門間的自動切換電動閥門的控制電機由PLC控制柜控制。

　　電動閥門間自動切換的電路如所示。KM為PLC控制柜內接觸器，當壓縮機啟動后，由于接觸器KM常閉觸點5是閉合的，繼電器2通電，常閉開關2―1斷開，常開開關2―2閉合，電動閥門的控制開關K2開啟，天然氣通過閥門進入相對應的壓力容器。當與此壓力容器相連接的電接點壓力表檢測到壓力容器中的壓力值高于預設值時，電接點壓力表觸點P4使接觸器常開觸點6閉合，相應的常閉觸點5打開。繼電器3通電，常閉開關3―1斷開，常開開關3―2閉合，另一電動閥門K3開啟；此時，常開開關2―2斷開，電動閥門K2關閉。正常工作時，此過程循環(huán)進行。

　　點；一接觸器KM常閉觸點；一接觸器KM常開觸點；2―1一繼電器常閉開關；2―2、3―2―繼電器常開開關電動閥門間自動切換電路2.3.3電動閥門的自動控制電動閥門的控制電機為三相異步電機，與接觸器KM2、KM3相連接，通過控制接觸器KM2、KM3來實現三相異步電機三相進電源換向，進而控制電機的正反轉，達到電動閥門自動開啟閉合的目的。其電路結構圖如所示。

　　KM1為PLC控制柜內接觸器，KM1接通時，KM1的常開觸點1接通，常閉觸點2斷開，繼電器4接通，繼而接觸器KM2接通，常開觸―2閉合，電機得電使閥門開啟；KM1失電時，常開觸點1斷開，常閉觸點2閉合，繼電器5通電，常開開關5―2閉合，KM3得電，常閉觸點KM3―2閉合，電機反轉，電動閥門關閉。

　　3系統設計的實際依據根據油田的實際產氣量和當地環(huán)境等具體條件，需對壓縮機、緩沖罐和壓力容器等進行選擇，達到實際生產要求之后，根據各個設備的參數進行自動化系統設計；在設計過程中，應避免壓縮機多次連續(xù)啟停，超過規(guī)定次數而導致壓縮機不能正常生產。此外，該自動控制系統在實施時，必須根據油田當地的實際情況和工作環(huán)境，選擇合適的硬件設備，在進行設備安裝、調試和整定后，再投入生產。

　　4結論主要介紹了一種天然氣壓縮機自動控制系統，通過PLC控制柜對壓縮機和電動閥門的控制，實現天然氣壓縮和裝罐。壓縮機在長期的運行過程中容易發(fā)生損傷等情況，通過PLC對機器運行情況的判斷，能夠在壓縮機產生故障前對其進行預測性的保養(yǎng)與維護。這樣能提高機器運行的穩(wěn)定性，延長其使用期限，避免因設備故障而影響單位正常生產。該系統有以下幾點優(yōu)點：工作可靠，反應迅速，工作效率高；）可以對壓縮機及其他設備進行檢測，提高運行的安全性；）可以降低能耗，減少不必要的損失；（4）投資少，可以降低生產成本，提高油田經濟效益。