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自動控制系統(tǒng)在輸油輸氣管道的應(yīng)用

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隨著我國長輸管道大型項目的不斷建設(shè)以及通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，管道的自動控制技術(shù)已經(jīng)達到了*水平。自動控制系統(tǒng)在輸油輸氣管道的廣泛應(yīng)用，使管道自動化技術(shù)得到了不斷的發(fā)展和完善。同時，管道的智能化程度也得到了很大的提高。大量的實時控制信息，維護信息需要沿線各個站場及時傳遞到調(diào)度控制中心，控制中心下達相應(yīng)管理控制指令對現(xiàn)場進行控制和處理，從而使管道的運營效率得到了很大提高。
　　一、自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
　　針對長輸管道及其站場的特點，對全線站場和閥室的監(jiān)控采用了以計算機為核心的控制系統(tǒng)，進行管道輸送工藝過程的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、操作預(yù)測、優(yōu)化運行、調(diào)度和控制管理等工作。全線設(shè)有一個或一個以上調(diào)度中心（主調(diào)度中心和分調(diào)度中心）。調(diào)度中心通過光纜與各個站場的站控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信，完成對該管道進行數(shù)據(jù)的采集、處理及存儲歸檔、設(shè)備控制、故障處理、安全保護、報警等任務(wù)。同時實現(xiàn)運行跟蹤、輸送調(diào)配、故障檢測、運營分析等功能。調(diào)度中心的操作人員通過工作站提供的管道系統(tǒng)工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、設(shè)備運行狀態(tài)等信息，完成對管道全線的監(jiān)控及運行管理。沿線各站場的站控系統(tǒng)將完成對該站的數(shù)據(jù)采集、控制、連鎖保護等任務(wù)，向調(diào)度中心上傳各項數(shù)據(jù)，接受和自動執(zhí)行調(diào)度中心下達的指令。
　　二、自動控制系統(tǒng)的功能組成與實現(xiàn)
　　自動控制系統(tǒng)是由調(diào)度控制中心系統(tǒng)、站控系統(tǒng)、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集傳輸控制設(shè)備組成，共同完成系統(tǒng)控制，實現(xiàn)了三級控制。同時現(xiàn)場具備就地手動控制功能。在正常情況下，由調(diào)度控制中心對全線進行監(jiān)視和控制。調(diào)度和操作人員在調(diào)度控制中心通過計算系統(tǒng)完成對全線的監(jiān)視、操作和管理。通常，沿線各站無須人工干預(yù)，各站的站控系統(tǒng)在調(diào)度控制中心的統(tǒng)一指揮下完成各自的工作?？刂茩?quán)限由調(diào)度控制中心確定，經(jīng)調(diào)度控制中心*后，才允許操作人員通過站控系統(tǒng)對各站進行*范圍內(nèi)的工作。當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或調(diào)度控制中心主計算機發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時，由站控系統(tǒng)完成對本站的監(jiān)視控制。當(dāng)進行設(shè)備檢修或緊急停車時，可就地控制。管道沿線的站場均處于調(diào)度控制中心的監(jiān)控之下;另外，重要部位的線路緊急截斷閥和高點壓力檢測點也直接納入調(diào)度控制中心的監(jiān)控范圍之內(nèi)。全線的壓力和流量控制由調(diào)度控制中心根據(jù)輸送計劃和模擬計算，通過通信信道將壓力或流量設(shè)定點和相關(guān)指令傳送給有關(guān)的站控系統(tǒng)執(zhí)行。在非正常情況下，根據(jù)沿線的工作情況改變相關(guān)的壓力或流量設(shè)定值，使管道在新的條件下安全、穩(wěn)定地運行。
　　控制中心控制的范圍和功能包括：
　?。?）模擬計算，包括輸送介質(zhì)計算模擬、管道泄漏計算等。
　?。?）輸送計劃的制定：輸送各種介質(zhì)的總量，各分輸站各種介質(zhì)分輸總量、分輸瞬時流量、分輸時刻等。
　?。?）介質(zhì)界面跟蹤、清管器跟蹤。
　?。?）各控制點壓力或流量設(shè)定;在非正常情況下，根據(jù)沿線的工況，改變相關(guān)的壓力或流量設(shè)定值。
　?。?）啟輸控制。
　?。?）增量或減量輸送控制。
　?。?）停輸（包括計劃停輸和事故停輸）控制。
　?。?）啟動分輸站，并向其下達分輸總量和分輸瞬時流量設(shè)定值以及分輸緊急結(jié)束指令。
　?。?）確定各泵站泵的運行、停止及運行參數(shù)。
　?。?0）向管道沿線各控制點下達壓力和流量設(shè)定值。
　　（11）直接監(jiān)視控制管道沿線線路緊急截斷閥和高點壓力檢測點。
　　（12）發(fā)布 ESD 指令，包括線路緊急截斷閥和各中間泵站進站閥門的控制。
　?。?3）管道事故處理，如對管道泄漏、發(fā)生威脅管道安全的水擊、沿線各站非正常關(guān)閉等事故的處理。
　?。?4）控制權(quán)限的確定。
　?。?5）通信通道故障時主備信道的自動切換。
　?。?6）水擊控制保護。
　　（17）報警和事件打印。
　　（18）輸送泵、干線減壓閥和緊急截斷閥等重要設(shè)備的狀態(tài)顯示。
　?。?9）管道系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)記錄及趨勢圖顯示。
　　站場功能的實現(xiàn)
　　全線各站的工藝操作以站控系統(tǒng)為主，控制制中心主要完成全線的災(zāi)害保護和全線聯(lián)合運行的調(diào)控，在站控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時也可以利用就地操作按鈕或手柄、手輪等對泵、閥等設(shè)備進行單獨的操作。
　　首、末站在中間站的基礎(chǔ)上增加了消防系統(tǒng) PLC ，采集現(xiàn)場的消防信號。線路截斷閥室、高點壓力監(jiān)測點、分輸閥室設(shè)置遠程終端裝置 RTU ，通過通訊網(wǎng)絡(luò)采集第三方智能儀表信號，并通過光纖信道傳到主、備用控制中心。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要由站場控制系統(tǒng)來完成，站場控制功能主要包括：
　?。?）首、末站介質(zhì)的接收和發(fā)送。
　?。?）本站設(shè)備啟動、停運和自動切換的實現(xiàn)。
　　（3）本站清管器的接收和發(fā)送。
　?。?）分輸作業(yè)的實現(xiàn)。
　?。?）工藝流程的實現(xiàn)。
　?。?）接收來自調(diào)度控制中心的指令和*并完成相應(yīng)的操作。
　?。?）本站介質(zhì)計量和流量計的標(biāo)定。
　　（8）摻混的操作。
　?。?）本站各種設(shè)備的保護和調(diào)控。
　?。?0）向調(diào)度控制中心傳送各種信號。
　　（11）流程顯示。
　?。?2）數(shù)據(jù)采集、傳輸、顯示。
　?。?3）報警和打印。
　?。?4）動態(tài)參數(shù)的記錄及趨勢圖顯示。
　　三、系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性
　　由于長輸管道輸送距離長，對于運營和維護方式及手段來說，簡便、快捷、尤為重要。這就對自動控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，系統(tǒng)安全可靠成了重中之重。因此在系統(tǒng)設(shè)計時，著重考慮了系統(tǒng)設(shè)備的軟硬件安全性和設(shè)備運行的可靠性。同時，通信信道交換的穩(wěn)定度和可靠度，將直接影響自動化控制系統(tǒng)的運行。長輸管道的通信系統(tǒng)和自控系統(tǒng)有完好的接入方式，提供了豐富的點到點、端到端的網(wǎng)絡(luò)遠程管理和監(jiān)控。
　　自控系統(tǒng)在長輸管道上的發(fā)展和應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)和運行管理的安全性和可靠性，降低了惡劣工作環(huán)境對操作人員的影響，保證了人員的安全，同時提高了預(yù)測突發(fā)事件的能力以及在緊急情況下的快速反應(yīng)和處理能力，減少生命和財產(chǎn)的損失，從而帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

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