智能电伴热系统在苏里格气田的应用

智能电伴热系统在苏里格气田的应用

张科   罗成   丁小斌   令智勇

长庆油田分公司第三采气厂     内蒙古鄂尔多斯市    017300

摘  要：苏里格气田为中国目前陆上最大的整装气田，地处鄂尔多斯盆地，气候条件恶劣，冬季严寒，昼夜温差大，年平均气温7℃~8℃，需要采用电伴热等加热装置用于冬季防凝、防冻和工艺保温。目前采用的电伴热系统仍然采取人工现场控制的方法，无法实现自动化、智能化管理等问题。智能电伴热系统的出现，弥补了过去传统电伴热系统的不足，实现物联网+云平台对电伴热系统实现实时监控、消息分发、远程控制、数据分析等功能。本文通过对智能电伴热系统的介绍及应用评价，为苏里格气田电伴热系统智能化开辟了一条探索之路，向建设智慧型气田踏出坚实的步伐。

关键词：物联网云平台 电伴热 冬季生产 降本增效

1  概况

1.1应用背景

苏里格气田位于内蒙古鄂尔多斯市境内的苏里格庙地区。该地区年平均气温-.9℃~22.2℃，年平均气温7.4℃，年极端最高气温36.7℃，年极端最低气温-29℃，昼夜温差大，冬季严寒。目前苏里格气田广泛采用人工控制电伴热作为工艺管道、罐体等地上设备设施伴热。

电伴热是用电热的能量来补充被伴热体在工艺流程中所散失的热量，从而维持流动介质最合理的工艺温度，现场的阀门、仪表及工艺管线通常需要维持在一定温度区间内，过高或者过低的温度都会带来一定的影响。在冬季生产运行期间（10月至次年3月），昼夜温差大，在白天气温较高时，电伴热仍处于启动状态，使现场仪器仪表、设备设施大于其标准工作环境温度，会严重影响性能，同时浪费大量的电能，甚至产生严重的安全风险。如果根据温度变化人工现场频繁启停电伴热，无法精准把握电伴热加热效果的同时，势必会大量增加劳动及运输成本。如何能够响应国家“节能减排，降本增效”号召的同时，又能使电伴热系统安全稳定的工作，是我们需要积极探索的新方向。随着物联网、云平台等技术的发展，为解决上述一系列痛、难点提供了行之有效的解决方法。

2  系统架构

该系统采用模块化设计，共分为5个模块。可根据现场实际需求增加相应的控制回路或温湿度传感器。

2.1电源模块

提供给所有模块供电功能，并且各模块均需使用电源模块供电。

2.2传输模块

接受传感器无线信号，并发送数据给处理模块。空旷环境下，点对点无线通信300m，最大节点数量100个。可联动防爆单灯控制器、防爆回路控制器、防爆亮运探测器、防爆温湿度探测器、防爆智慧平台灯等设备。

2.3处理模块

是具有大容量内存及高性能的运算速度的处理器，是整套系统的核心，接受来自传输模块的现场实时数据和远程控制命令，并通过RS485总线管控下级各模块设备。可通过RJ45上行连接本地服务器也可通过拓展4G模块连接云服务器，实现物联网远程控制，同时具有现场无线调试功能，通过自带WiFi热点可实现5m以内移动端无线参数配置功能。

2.4控制模块

包括微断控制器、微断开关及交流接触器。微断控制器收到处理模块的控制命令，通过控制微断开关控制下游交流接触器吸合与断开，继而控制电伴热回路的通断。

2.5传感模块

即各种传感器，包括温度传感器、湿度传感器、温湿度传感器等。有室内非防爆传感模块和满足油气田场站防爆性要求的防爆传感模块，安装位置灵活，通过无线传输发送数据至传输模块。

3  系统功能

3.1远程查看系统运行状态

依托于B/S架构，通过物联网+云平台，可实时在网页Web端及移动app端查看系统运行状态及环境温湿度。

3.2智能启停

可根据预先设置的联动策略，实现与温度或时间连锁启动停止电伴热。

3.3时序启停

电伴热启动电流大，多个回路电伴热同时启动，会导致单一电源的电伴热带使用长度减短，影响电伴热系统的正常运行，并且给整个环境中的电力系统运行带来极大的安全隐患。所以目前启动电伴热需要人工逐条回路启动，根据负载不同，需等待15~30分钟当前回路电伴热完全加载后才能启动下一条。根据场站规模不同，电伴热供电系统少则3~5条回路，多则数十条回路，需人工逐条投运，冬季等待时间过长，员工苦不堪言。时序启动电伴热功能则解决了这一痛点，系统可预先设置启动时序及启动间隔，自动逐条回路启动电伴热，全程无需人工参与，同时可与温度或时间设置连锁，实现智能自动启停电伴热。

3.4能耗统计

后台可自动统计各回路能耗，生成图表。可查看各回路能耗统计，能耗占比，设备能耗排名。作为耗能“大户”，电伴热能耗的统计在响应国家“节能减排，降本增效”号召的今天，具有举足轻重的现实意义。不仅可以做到自己“心中有数”，同时可以为科学管理、强化用能监督、编制节能规划、制定和实施节能技改措施,完善节能考核指标以及制定合理的能源消费定额标准提供准确可靠的依据。

3.5智能报警

系统具有在线监测功能，可对目前运行的设备进行检测，结合Web端和移动app端，可对报警进行实时推送，及时掌握设运行动态。

4  效果评价

以一座年处理能力40万方的标准集气站为例（包含一台压缩机，一具集气撬，一具采出水撬）。冬季运行期间，月耗电量约为27000kw·h，耗电量为夏季运行耗电量的9倍，其中约80%以上为电伴热耗电。

结合苏里格气田历史平均气温、现场标准工作环境温度及和日气温变化规律，以每日电伴热自动停运4小时为例，预计2022年度整个冬季运行期间（2022年10月15日至2023年3月31日），共节约电量22000kW·h，每kW·h均价0.45元，共9900元。同时降低了巡检频次和人工启停时间及相应的人员运输成本，共计14000元。

整套智能电伴热系统（4回路）成本为32000元（包含施工费用），寿命为5年以上（日常维护成本低，可忽略），约2.2年收回成本。并且极大的减轻员工工作强度及工作时间，增加日常工作效率，增强了员工的幸福感。

该套系统还可以与光照传感器联动作为照明灯具控制端，替换现有时控开关，精准把握照明灯具的启停时间。并且还可以与温度传感器联动作为配电、自控间空调控制器，实现自动启停空调。还有更多未知的应用场景值得我们去探索。

5  未来展望

传统电伴热系统在苏里格气田广泛使用，在整个冬季运行期间，其能耗是惊人的，是一支“节能减排，降本增效”潜力股，深挖潜力巨大。

放眼望去整个苏里格气田，处理厂、集气站犹如星罗棋布般扎根在这在茫茫的毛乌素沙漠上，该套系统的安装投运是一次极有益的探索，产生了巨大的显性价值与隐形收益，向建设智慧型气田踏出坚实的步伐。

参考文献：

[1] 陈双叶,丁迎来. 基于物联网云平台的智能电伴热控制系统[J]. 仪表技术与传感器,2017(7):58-61,92. DOI:10.3969/j.issn.1002-1841.2017.07.016.

张科（1981-），男，本科学历，中级职称，研究方向:数字化，智能化，新能源