長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動(dòng)化應(yīng)用研究

劉延?xùn)|

【摘 要】油氣管道自動(dòng)化控制技術(shù)是現(xiàn)階段以及今后油氣輸送的重要技術(shù)手段。研究分析長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)以及輸油站的自動(dòng)化技術(shù)，可以為各項(xiàng)工作的開(kāi)展提供支持與參考?；诖?，論文主要論述了長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)，研究了輸油站的自動(dòng)化技術(shù)與手段。

【Abstract】The automatic control technology of oil and gas pipeline is an important technical means of oil and gas transportation at present and in the future. The research and analysis of electrical system and automation technology of long distance pipeline can provide support and reference for all kinds of work. Based on this， this paper mainly discusses the electrical system of long distance pipeline， and studies the automation technology and means of oil station.

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)輸管道;電氣系統(tǒng);輸油站自動(dòng)化

【Keywords】long distance pipeline; electric system; automation of oil transportation station

【中圖分類號(hào)】TE973? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）12-0169-02

1 引言

我國(guó)的長(zhǎng)輸管道起步較晚，現(xiàn)階段初步形成了基于控制中心的一種自動(dòng)化水平。在整體上來(lái)說(shuō)，我國(guó)的油氣管道還是存在一些不足。提升自動(dòng)化水平，研究長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)長(zhǎng)輸管道的建設(shè)與發(fā)展來(lái)說(shuō)有著積極的價(jià)值與作用。

2 長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)構(gòu)成

長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)主要利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)以及通信技術(shù)、信息處理技術(shù)等實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站的二次設(shè)備的繼電保護(hù)與管理，同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)控制、測(cè)量以及信號(hào)、故障錄波、自動(dòng)裝置等功能，對(duì)其進(jìn)行重新組合、優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)運(yùn)行狀況的監(jiān)督與測(cè)量，是綜合協(xié)調(diào)的一種具有綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)[1]。在電氣系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中各種設(shè)備的信息交互，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道運(yùn)行的系統(tǒng)監(jiān)督與管理，其原理如圖1所示。

3 輸油站自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成

自動(dòng)化管道控制系統(tǒng)通過(guò)各個(gè)系統(tǒng)共同構(gòu)建形成，其具體的構(gòu)成與內(nèi)容如下：

3.1 模擬仿真自動(dòng)化系統(tǒng)

模擬仿真自動(dòng)化系統(tǒng)就是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用數(shù)學(xué)方式進(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)中的溫度變量、壓力變量、流量變量、時(shí)間變量等方式作為主要變量，并且構(gòu)建形成狀態(tài)方程，其主要的作用就是描述油氣管道輸送情況。而在這個(gè)模擬仿真系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)離線仿真系統(tǒng)、在線仿真系統(tǒng)以及模擬培訓(xùn)功能，在實(shí)踐中具有一定的功能特征。

①離線仿真功能。在系統(tǒng)中基于輸量數(shù)值、時(shí)間因素以及目的地等信息，通過(guò)離線仿真系統(tǒng)編制批量計(jì)劃內(nèi)容為主，確定管道以及設(shè)備的具體運(yùn)行模式之后，進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在最快的速度以及應(yīng)用最小能量的效果之下將其輸送到目的地。②在線仿真功能。在線仿真功能就是通過(guò)SCADA系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性信息數(shù)據(jù)，如溫度信息、壓力信息以及流量信息、能耗信息等為基礎(chǔ)，利用跟蹤批量計(jì)劃的方式進(jìn)行預(yù)測(cè)，了解今后發(fā)展的主要趨勢(shì)。③模擬培訓(xùn)。對(duì)此現(xiàn)場(chǎng)采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用模擬仿真的方式進(jìn)行處理，通過(guò)在線模擬的方式了解管道在實(shí)踐中運(yùn)行的具體狀況，通過(guò)培訓(xùn)調(diào)度以及操作等方式提升專業(yè)能力，提升工作質(zhì)量[2]。

3.2 SCADA系統(tǒng)自動(dòng)化

油氣管道輸送系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)就是基于SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，其主要就是通過(guò)調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、站控系統(tǒng)等構(gòu)成。在調(diào)度控制中心中，操作人員可以分析工作站中運(yùn)行管道的泵、壓縮機(jī)以及閥等相關(guān)數(shù)據(jù)，了解到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體運(yùn)行狀態(tài)，在設(shè)備以及管道之間出現(xiàn)故障的時(shí)候可以對(duì)其進(jìn)行安全保護(hù)，在緊急的狀態(tài)之下可以停止運(yùn)輸，保障管道的安全性。

現(xiàn)階段，在石油管道行業(yè)中應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)主要有OASYS系統(tǒng)、CITECT系統(tǒng)、RSView32系統(tǒng)、Epipeview系統(tǒng)、ViewstarICS系統(tǒng)、PKS系統(tǒng)以及Honeywell HS系統(tǒng)等不同的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)技術(shù)水平相對(duì)較高，但是一些系統(tǒng)的遠(yuǎn)程啟停、狀態(tài)反饋信號(hào)等功能還未完善。為了完善這些系統(tǒng)的功能，就要通過(guò)調(diào)控中心控制與操控這些設(shè)備，了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的監(jiān)督與控制。

3.3 數(shù)據(jù)管理自動(dòng)化系統(tǒng)

數(shù)據(jù)管理就是一種基于SCADA系統(tǒng)為主的技術(shù)手段，在實(shí)踐中的主要職能就是了解設(shè)備以及管道的運(yùn)行狀態(tài)，可以為各項(xiàng)活動(dòng)提供有效的信息參考與支持，真正地實(shí)現(xiàn)信息化的管理。而基于石油管道板塊中的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中就是通過(guò)管道生產(chǎn)管理系統(tǒng)、企業(yè)資金計(jì)劃以及地理信息系統(tǒng)，強(qiáng)化監(jiān)督管理，保障管道的完整性，可以在根本上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、信息化以及科學(xué)化的管理。

3.3.1 線路管理自動(dòng)化系統(tǒng)

管道線路系統(tǒng)主要的責(zé)任就是保障整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)輸系統(tǒng)的完整性，其主要作用就是信息數(shù)據(jù)的收集、風(fēng)險(xiǎn)管理、完整性評(píng)價(jià)分析、效能評(píng)價(jià)等，是最基礎(chǔ)的內(nèi)容。線路管理的主要作用就是基于地理信息系統(tǒng)為主要內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息的管理。而管道線路設(shè)計(jì)則主要基于地理信息系統(tǒng)之上開(kāi)始的。而因?yàn)榫€路施工現(xiàn)場(chǎng)征地以及其他條件因素的影響，在管道線路設(shè)計(jì)過(guò)程中會(huì)與實(shí)際的狀況出現(xiàn)一定的偏差問(wèn)題。在實(shí)踐中要綜合施工狀況對(duì)其進(jìn)行合適的修訂處理，進(jìn)而保障信息數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在實(shí)踐中，要綜合管道管理的具體狀況進(jìn)行分析處理，重視數(shù)據(jù)信息的收集管理，在開(kāi)始處理的過(guò)程中，就要將各項(xiàng)信息內(nèi)容錄入信息平臺(tái)中，之后再進(jìn)行數(shù)據(jù)校核處理，為竣工驗(yàn)收提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.2 資產(chǎn)管理自動(dòng)化

資產(chǎn)管理的責(zé)任就是對(duì)設(shè)備以及備件、材料進(jìn)行系統(tǒng)化的管理。其中，資產(chǎn)管理需要各種材料等信息技術(shù)手段的支持，提供設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)功能，可以實(shí)現(xiàn)信息的診斷信息內(nèi)容。站場(chǎng)設(shè)備與材料技術(shù)是自動(dòng)化管理的核心。在實(shí)踐中主要的信息來(lái)源于設(shè)備與材料的信息技術(shù)、設(shè)備的維護(hù)、維修以及設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷信息內(nèi)容。現(xiàn)階段，調(diào)度控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)操作的調(diào)度與控制，但是必須要通過(guò)專業(yè)人員進(jìn)行看護(hù)。而今后為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守則就要完善聯(lián)鎖保護(hù)、火災(zāi)監(jiān)視、設(shè)備故障診斷、網(wǎng)絡(luò)故障診斷與管理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理的安全性與高效性。

3.3.3 運(yùn)營(yíng)管理自動(dòng)化

輸量與能耗是管道效益衡量的核心指標(biāo)，其主要就是對(duì)管道的進(jìn)口計(jì)量信息、能耗信息、各種狀況以及信息進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管理，在實(shí)踐中主要就是通過(guò)對(duì)管道的油氣輸量、分輸量等相關(guān)內(nèi)容的精準(zhǔn)計(jì)算，了解具體的信息數(shù)值，進(jìn)而提升運(yùn)營(yíng)管理的質(zhì)量與效果。

3.3.4 應(yīng)急管理自動(dòng)化

應(yīng)急管理主要就是制定完善的管道維修應(yīng)急管理方案，對(duì)于在管道中容易出現(xiàn)的火災(zāi)、爆炸等安全隱患制定完善的應(yīng)急措施與手段，利用SCADA系統(tǒng)強(qiáng)化管理，綜合各項(xiàng)信息狀況，分析解決突發(fā)性的問(wèn)題，可以對(duì)事故問(wèn)題進(jìn)行精準(zhǔn)的處理，可以快速處理，及時(shí)搶修。

4 輸油氣管道自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展方向

基于國(guó)外油氣管道自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段長(zhǎng)輸管道的主要目的就是實(shí)現(xiàn)無(wú)人化的管理，為了實(shí)現(xiàn)無(wú)人化管理就要合理應(yīng)用各種技術(shù)手段，為其提供完善的技術(shù)指導(dǎo)與支持。對(duì)此，在實(shí)踐中要提升對(duì)以下幾點(diǎn)的重視。

4.1 提升自動(dòng)化能力，構(gòu)建完善的技術(shù)與管理模式

提升自動(dòng)化的能力與水平，基于管理目的與要求，基于實(shí)際狀況構(gòu)建完善的技術(shù)管理系統(tǒng)，為自動(dòng)化發(fā)展提供充足的技術(shù)支持以及管理模式。

4.2 形成大數(shù)據(jù)，構(gòu)建完善的管道信息化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

應(yīng)用智能化的設(shè)備與技術(shù)手段，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)以及系統(tǒng)化建設(shè)，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行信息化建設(shè)，實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整合分析，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)手段方式更新信息數(shù)據(jù)，構(gòu)建系統(tǒng)的、完善的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

4.3 加強(qiáng)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

油氣管道逐漸構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，管道輸量技術(shù)要求越來(lái)越嚴(yán)格，在這個(gè)模擬過(guò)程中要分析輸量的變化，保障其可以在規(guī)定時(shí)限中，應(yīng)用最少的資源達(dá)到基地的效果，具有模擬仿真以及能耗分析的數(shù)據(jù)應(yīng)用功能是今后發(fā)展的重點(diǎn)內(nèi)容與主要方向。

5 結(jié)語(yǔ)

研究長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動(dòng)化技術(shù)手段，分析今后自動(dòng)化應(yīng)用的主要趨勢(shì)以及技術(shù)要求，對(duì)于長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動(dòng)化發(fā)展來(lái)說(shuō)有著積極的價(jià)值與作用。隨著長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，配套的設(shè)備也逐漸完善，在今后的發(fā)展中，長(zhǎng)輸管道電氣系統(tǒng)及輸油站自動(dòng)化技術(shù)勢(shì)必會(huì)不斷的成熟。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】趙虎.油氣長(zhǎng)輸管道SCADA仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].化工管理，2016（25）：115.