油气集输管道工程自动控制系统设计构思.pdf

石油天然气学报2 0 1 2 年 5 月第3 4 卷第 5 期 J ou r na l o f Oi l a n d Ga s Te c hno l o g y Ma y 2 01 2 Vo 1 ． 34 No ．5 油气集输 管道 工程 自动控 制系统设计构 思 廖j 伟 中石化管道储运分公司 安全环保监察处， 江苏 , 0 ti 2 2 1 o o B [ 摘要] 就油气集输管道工程 自动控 制系统提 出了设计 构想 ，主 要是 控制水平 、控制方案 、系统配置 ； 自 动控制 子系统包 括 油气管理 系统 ，模拟仿 真系统，油气管道泄漏检测 系统 ，安全 系统 。 [ 关键词] 油气集输 ；集输管道 ；管道工 程； 自动控制 系统 ；设计 ；构思 [ 中图分 类号]TE 9 7 8 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 1 2 0 5 0 3 5 7 0 2 l 控制水 平 油 气集 输管 道工 程 自动 控制 系统 要达 到 的控制 水 平 ①体 现 当代 先 进水平 。②系统 采用 先进 、可 靠 的以计算机为核心的监控及数据采集 S C AD A系统 ，实现整个管线的动态管理和 自动监控 。③各站场达 到无 人操 作 、有 人值 守 的管理 水 平 ；清管 站 、远控 线 路截 断 阀 室达 到 无 人值 守 、无 人 操 作 的管 理 水平 ， 降低安全隐患。④减少生产人员 ，提高劳动生产率及经济效益 。⑤提高管理水平 ，及时调配 ，保证安 全 、平稳 供气 。 2 控制 方案 油 气集 输 管道 工程 自动 控制 系统 采 用 S C AD A S u p e r v i s o r y C o n t r o l An d Da t a Ac q u i s i t i o n 系 统 。 S C AD A 系统 一 般 由 1 个 调度 控 制 中心 、1个后 备 用 控制 中心 、多 个 油 气管 理处 监 视 终 端 、多 个站 控 系 统 S O S S t a t i o n C o n t r o l S y s t e m 、多个 远 程终 端装 置 R TU Re mo t e T e r mi n a l Un i t 构 成 。 1 正常情况下 ，调 度控制中心负责全线 自动化控制和调度管理 ；在调度控制中心故障或发生战争 、 自然 灾 害等 情况 下 ，后备 控制 中心接 管全 线 S C AD A 系统 监控 。 2 每个 油气 管 理处设 置 2个 监视 终端 ，只能 实现 数据 监视 ，不 能进行 控 制 。 3 S C ADA 系统对 各 站实施 远 距 离 的数 据 采 集 、监 视 控 制 、安 全保 护 和统 一 调 度 管理 。调度 控 制 中心可向各站控系统 发出调度指令 ，由站控系统完成控制功能 ；调度控制中心通过通信系统实现资源共 享 、信息的实时采集和集中处理。 ． 3 系统配置 1 调 度控 制 中心 配置 硬 件部分 包 括各 类 服务器 和 工作 站等 ，软件 部分 包括 操 作 系统 软件 、S C A D A系统软件、数据库管理 、报警和事件管理和专用软件包 收发球跟踪 、模拟仿真软件及油气管理系 统软 件等 。 2 后备 控 制 中心 配置 硬件 部分 和 软件 部分 跟调 度 控 制 中心 相 同 ，但 不 具 有 调度 控 制 中心 的对 输 油气过程实时模拟及对操作人员进行培训 、输油气过程优化 、贸易结算管理这些功能。 3 站控 系统站场 均设 置 S C S ，设 置 不 同数 量 的 工 作 站 、站 控 系统 P L C 可 编 程 逻辑 控 制 器 、 [ 收稿 日期]2 0 1 20 31 2 、 [ 作者简介 ]廖达 伟 1 9 5 6 一 ，男 ，1 9 8 3 年河北廊坊管道学 院毕业 ，高级 工程师 ，现从事 HS E 健康 、安全与环境管理工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 石油机械 工程 2 0 1 2年 5月 E S D 紧急判 断装 置 系统 P L C。 4 远控 终端 RT U全线 设置 多个 远控线 路截 断 阀室 R TU。 4自动控制子 系统 4 ． 1油气 管理 系统 油气 管理 系统 为油气 量／ 能量 贸易管 理 系统 ，可 自动进 行 油 气交 接 、销售 及 输送 的管 理 ，为 公 司财 务提供所需的数据 ，提供用户查询所需的数据 ，完成贸易结算所需 的功能并将数据存档。油气管理系统 软件结构分为 实时数据和历史数据库管理平台、管道运行计划 、管理和财务信息系统、油气计量系统 等。计量系统采用独立的流量计算机作为流量累加单元，并将数据传给 S C S系统。调度控制 中心配置 油气管理系统 ，对现场天然气流量、温度 、压力数据进行计算 ，并为贸易管理系统提供数据 。 4 ． 2模 拟仿 真 系统 模拟仿真软件根据油气集输管道工程 的实际情况形成管道 的仿真模型，再根据需要计算所得 出的结 果 ，如管线 的泄 漏报警 、天然气 组份 跟踪 、各 管段 流量 、管储 气量 、压 力分 布状 态 、清管 器在 管道 中的 位置等 ，由模拟仿真软件写入到 s c ADA的实时数据库 中，并在操作员工作站上显示 ，作为操作员对管 道运行调度 的参考。模拟仿真系统组成包括 实时瞬态 、水力特征、气体组分跟踪、仪表分析 、管充管 理 、管道效 率 、清管 器 跟踪 、工艺 预测 、S C AD A 培训 等 。 4 ． 3油气 管道 泄漏 检测 系统 油气 管道 泄漏 检测 系统 可采 用音 波泄 漏检测 系统 。现 场数 据采集 处理 器和 中心 数据 汇集处 理 器互相 通信 。中心数 据汇 集处 理器 能够 整合 分析 系统 的数 据 ，确 定泄漏 是 否真 的发生 并确 定泄 漏位 置 。通过 串 口 MOD B US R TU 协 议与监 控 主机进 行通 讯 。音 波 泄漏 检 测 系 统监 控 主 机 由 P C服 务器 为 数 据 处 理 中 心 ，包括核心数据模型处理软件 。庞大的对比型数据库及其专利算法，构成了音波测漏系统的核心 。系 统的监控 、报警 、打印等操作及所有现场 、远程的参数设定、调校均可通过该设备进行 。音波泄漏检测 系统硬件 、软件配置包括工作站、软件包 、处理器 、现场音波传感器等。各站场 、阀室安装于现场的管 线 泄漏 检 测音 波传感 器 。 4 ． 4安 全 系统 设 置 安全 系统 S I S S a f e t y I n s t r u me n t e d S y s t e m 是油气 集 输管 道 安 全运 营 的重要 措 施 。S I S系统 由调度控 制 中心 、后 备控制 中心 E S D系统、首站 E S D系统 、各 站场 除清管 站、R TU 阀室以外 E S D系统及安全网络组成 。①调度控制 中心 、后备控制 中心 各设 置 1套 E S D系统 P L C、2台 S I S工 作站及 1台 S I S系统操作盘 。当战争、地震等重大灾害时 ，必须立即启用 S I S系统 ， 自动关闭相关各站 场 、R TU 阀室，确保管道安全 ；当沿线各管段出现天然气泄漏 、山洪或山体滑波等紧急事故或 自然灾 害时 ， 必须 立 即启用 S I S系统 ， 自动关 闭相 关 的站场 、RT U 阀室 ，确 保 管道安 全 运 营 。②首 站 E S D系 统 方案 现 场机 柜室设 置 l 套 E S D系统 P L C、控制 室设 置 1套 E S D 系统 P L C、控制 室 设 置 E S D 系统 操 作站 1台 ，E S D 系统安 全 等级达 到 S I L 3级 。当调度 控制 中心 发 出 E S D命 令 、操作 人员 按下 站控 室或 现场 E S D按钮及站 内发生紧急事故 包括 下游 干线管道事故 ，E S D启动 ；专线 管道 事故，E S D启 动；干线和专线 同时事故 ，ES D启动且告知净化厂停运处理装置 ；气质组分不合格 ，E S D关断；来气 不合格 、干线 、专线事故 ，进 出站关断；首站爆炸、火灾 、大量泄漏等事故 ，必须立 即启用站场 E S D 系统 自动关闭站场 ，确保站场安全 ；当净化厂发生火灾甚至爆炸或工艺系统紧急停车等紧急情况时，由 操作人员确认关闭首站站场 。③分输站、压气站 、末站 均设置 1套 ES D系统 P L C；全线各站场 E S D 系统通过独立的 S I S系统网络与调度控制 中心、后备控制中心 S I S系统相连。当调度控制中心发出 E S D 命令 、操 作人 员按 下站 控室 或现 场 E S D按 钮及 站 内发 生 紧 急事 故 包 括 站 内超压 、发 生 大 量 天然 气 泄 漏 、火灾甚至爆炸等 ，必须立即启用站场 ES D系统 自动关闭站场 ，确保站场安全。 [ 编辑] 宋换新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m