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智能化控制系统——页岩油零散气脱水装置的“智慧大脑”

市场痛点

页岩油零散气回收井场普遍存在“人少、点多、面广”的特点。一口边远井可能距离最近的集气站几十公里,安排专人值守几乎不可能。传统的脱水设备需要人工监控运行参数、手动切换阀门、定期排污,一旦出现问题不能及时发现,轻则影响脱水效果,重则导致设备损坏甚至安全事故。

另一个痛点是:操作人员的技术水平参差不齐。脱水设备的原理虽然不复杂,但涉及阀门切换时序、再生温度控制、露点监控等多个环节,稍有不慎就会导致分子筛失效或设备故障。很多业主反映,设备买回去后,操作工不敢动、不会调,最终设备成了摆设。

还有就是故障排查困难。传统设备发生故障时,操作工往往不知道问题出在哪里,只能打电话给厂家技术人员远程指导,费时费力。如果遇到紧急故障,还可能造成停机停产,损失惨重。

装置流程

亿镨YNG1024000.4AM页岩油零散气脱水装置的控制系统贯穿整个工艺流程,实现对每一个环节的精准控制。

进气预处理控制

通过压力变送器实时监测进气压力,当压力低于设定下限时(如0.15MPa),系统自动暂停运行并报警,防止增压机在低负荷下运行损坏。温度变送器监测进气温度,当温度超过设定上限(25℃)时,提示检查前置冷却系统。

吸附/再生切换控制

PLC根据预设的8小时吸附周期自动控制吸附球阀的开关顺序。当A塔吸附时间达到设定值时,系统先缓慢关闭A塔进出口阀门,同时打开B塔进出口阀门,完成无扰动切换。切换过程中通过压力变送器监测塔内压力变化,确保压力波动控制在允许范围内。

再生过程控制

再生开始后,系统自动启动增压机和电加热器。温度变送器实时监测再生进气温度,通过PID调节电加热器功率,将温度稳定在180200℃设定区间。当再生塔出口温度达到设定值时(表明再生完成),系统自动关闭电加热器,进入冷吹阶段。冷吹完成后关闭增压机和冷却风机,再生结束。

排污控制

根据设定的排污周期或根据液位计信号,自动打开排污阀门,将分离出的液体排至贮液罐。排污完成后自动关闭阀门,全过程无需人工干预。

天然气脱水装置

工作原理

这套页岩油零散气干燥机的控制系统基于可编程逻辑控制器(PLC)和各类传感器,实现“感知判断执行”的闭环控制。

感知层

由温度变送器(9个)、压力变送器(5个)、露点仪(1个)、液位开关等组成,实时采集设备的运行参数。这些传感器分布在进气、出气、吸附塔进出口、再生管路、冷冻系统等关键位置,构成设备的“神经系统”。

判断层

西门子SMART200 PLC是控制系统的“大脑”。它不断读取传感器数据,与预设的工艺参数进行比较。当检测到参数异常时(如再生温度超限、压力过低等),PLC根据预设的逻辑进行判断,决定采取何种措施——是发出报警提示,还是自动停机保护。

执行层

PLC的输出信号通过中间继电器控制各个执行元件:电磁阀控制气动球阀的开关;接触器控制电机的启停;固态继电器控制电加热器的功率。执行层是设备的“手脚”,完成PLC的指令动作。

人机交互层

10寸昆仑通态触摸屏是操作人员与设备对话的窗口。通过触摸屏可以查看实时运行参数、修改设定值、查看历史数据、确认报警信息。触摸屏界面设计友好,操作简单,无需专业编程知识。

核心优势

1. 全自动无人值守运行

亿镨的页岩油零散气脱水设备只需按下启动按钮,即可自动完成吸附、再生、切换、排污全过程,无需人工干预。对于边远井场,可以大大节省人力成本,真正实现“黑灯工厂”。

2. 智能再生控制

传统的定时再生存在“过度再生”或“再生不足”的问题。亿镨的智能再生算法根据入口含水量、出口露点、累计处理量等参数,实时计算分子筛的实际饱和程度,动态调整再生启动时间和再生时长,在保证再生效果的前提下,将再生能耗降低30%。

3. 多重安全保护

系统设计了完善的安全保护机制:加热器温度超高断电保护、增压机过载停机保护、冷却风机故障保护、压力超限停机保护、急停按钮切断主电源等。特别是三重温度超高保护功能(PLC逻辑+变送器+电加热炉芯自带防爆热电阻),彻底杜绝加热器干烧风险。

4. 远程监控功能

预留通信接口,支持Modbus RTU协议,可将设备状态信号上传至中控室或云平台。通过上位系统,管理人员可以在办公室实时查看各井口脱水装置的运行状态,实现远程监控和调度。部分高端配置还支持手机APP远程查看和报警推送。

5. 故障自诊断

当系统出现异常时,触摸屏会自动显示故障类型和可能的原因,帮助操作人员快速定位问题。如“再生温度过高检查电加热器PID参数”或“A塔压降过大检查过滤器是否堵塞”等。系统会自动记录故障发生时刻的运行参数,为后续分析提供依据。

亿镨能源

技术实力

亿镨能源在自动化控制领域拥有专业的研发团队,与西门子、施耐德、昆仑通态等知名品牌建立了长期合作关系。

硬件配置

PLC采用西门子SMART200系列,性能稳定可靠,编程灵活。触摸屏选用10寸昆仑通态,分辨率高,响应速度快。变送器选用虹润、天康、昌晖等国内一线品牌,精度高、寿命长。接触器等低压电器选用施耐德,品质有保障。所有电气元件均符合防爆要求,可在危险区域安全使用。

软件算法

控制程序由亿镨自主开发,融合了多年现场运行经验。程序采用模块化设计,逻辑清晰,易于维护和升级。关键算法如再生温度PID控制、双塔切换时序控制、露点变化趋势预测等,都经过大量现场验证和优化。

人机界面

触摸屏界面采用图形化设计,用流程图的形式直观展示设备当前状态。运行参数用数字和趋势曲线两种形式呈现,操作人员既可以看实时值,也可以观察变化趋势。参数设置界面有密码保护,防止误操作。报警界面按时间顺序记录所有历史报警,方便查询。

防爆设计

控制柜采用碳钢喷塑,防爆等级ExdⅡBT4,防护等级IP65。柜内电气元件均按照防爆要求选型和安装,所有进出线均采用防爆格兰头密封。柜门设有防爆观察窗,可在不打开柜门的情况下查看触摸屏。

产品介绍

YNG1024000.4AM型页岩油零散气分子筛脱水装置的控制系统由以下核心部件组成:

PLC防爆控制柜

尺寸约1200×800×400mm,碳钢材质,表面喷塑,颜色为工业灰。柜门装有10寸触摸屏和急停按钮。柜内安装西门子SMART200 PLC、施耐德接触器和热继电器、开关电源、中间继电器、端子排等。柜体底部设有防爆电缆接头,所有外部电缆由此接入。

温度变送器

共9个,分布在进气、出气、再生进出气、电加热器出口、冷冻系统进出口等位置。采用PT100铂电阻传感器,配智能变送器模块,输出420mA标准信号,精度0.2级。

压力变送器

共5个,分布在进气、出气、再生系统、增压机出口等位置。采用扩散硅传感器,量程01.0MPa,输出420mA标准信号,精度0.5级。

露点仪

1套,安装在出气管线,量程80~+20℃,实时监测产品气露点,当露点接近设定报警值时发出提示。

触摸屏

10寸TFT液晶屏,分辨率1024×600,电容式触摸,反应灵敏。界面包括:主流程图、实时数据、趋势曲线、参数设置、报警记录、手动操作等页面。

天然气过滤器

技术指标

控制方式:PLC自动控制(西门子SMART200)

人机界面:10寸昆仑通态触摸屏

温度监测点:9个(PT100+智能变送器)

压力监测点:5个(扩散硅传感器)

露点监测:1套(量程80~+20℃)

通信协议:Modbus RTU

远程接口:预留RS485接口,支持远程启停(无源脉冲信号)

防爆等级:ExdⅡBT4(控制柜及现场仪表)

防护等级:IP65(控制柜)

电源:AC380V/50Hz,三相五线制

功耗:控制系统≤500W

常见FAQ

Q1:这套页岩油零散气干燥机需要专人操作吗?操作工文化水平不高能学会吗?

A1:不需要专人操作,设备是全自动运行的。我们的设计理念就是“一键启动、无人值守”。操作工的主要工作就是每天巡检一次,看看触摸屏上的运行参数是否正常,听听设备运行声音有无异常,其他什么都不用做。触摸屏界面是全中文的,用流程图的形式展示,非常直观。我们还会提供详细的视频操作指南和现场培训,确保操作工能看懂、会操作。即使完全没有PLC基础的人,半小时内也能学会基本操作。

Q2:如果设备出现故障,系统会自动停机吗?停机前会报警吗?

A2:会的。我们的控制系统设置了多个级别的保护机制。当检测到轻微异常(如露点有上升趋势)时,系统会先在触摸屏上报警提示,但不停机,给操作人员处理时间。当检测到严重异常(如再生温度超过设定上限、压力超高)时,系统会立即自动停机,并发出声光报警,同时在触摸屏上显示故障原因。停机后,相关阀门会自动回到安全位置,保护设备和人员安全。

Q3:我能在办公室里远程看到井口设备的运行状态吗?

A3:可以。我们的设备预留了RS485通信接口,支持Modbus RTU协议。您可以将设备接入现有的SCADA系统或DCS系统,实现远程监控。如果需要更高级的功能,如手机APP远程查看、报警推送、数据云存储等,亿镨还可以提供物联网升级方案。通过云平台,您可以在任何有网络的地方用手机或电脑查看设备的实时参数和历史数据,真正实现远程管理。

Q4:设备的控制参数(如吸附时间、再生温度)可以自己调整吗?

A4:可以的。参数设置界面有密码保护,输入正确密码后,操作人员可以根据现场工况调整各项参数。例如,如果入口含水量较高,可以适当缩短吸附周期;如果环境温度较低,可以适当调整再生温度设定值。我们建议在设备调试阶段由亿镨工程师协助设定基础参数,之后操作人员可以根据实际运行情况进行微调。调整时请注意记录原始参数,以便恢复。

Q5:控制系统有数据记录功能吗?能保存多久的数据?

A5:有的。我们的控制系统可以实时记录关键运行参数,包括压力、温度、露点、阀门状态等。记录间隔可调,默认每分钟记录一次。触摸屏内置的存储空间可以保存至少30天的历史数据。如果需要更长的保存周期,可以通过通信接口将数据上传至上位机或云平台,实现无限期存储。这些历史数据对于分析设备运行趋势、优化操作参数、追溯故障原因都非常有价值。

亿镨能源成立于2013年4月,是一家专业从事气体净化分离与气体回收业务,致力于新技术,新工艺,新设备和新材料推广与应用,集科工贸一体的科技型公司。沼气分子筛脱水设备,联系销售工程师:17826818668(同微信)快速获取报价,免费提供解决方案。