壓氣站裝上了“智慧大腦”

■ 丁嘉亦

隨著智能化水平的不斷提高，全自動(dòng)化、數(shù)字化不斷走進(jìn)人類生活，通過各種“思維”來應(yīng)對(duì)世界變化。然而，就像人類的自主行為需要依托高度智慧的大腦一樣，中國(guó)石油壓氣站的智能化、類人化也需要一顆“智慧大腦”。

科普壓氣站

壓氣站是指裝有天然氣增壓設(shè)備的站場(chǎng)。在油、氣田內(nèi)部設(shè)置的壓氣站稱礦場(chǎng)壓氣站，它將低壓天然氣增壓后送往氣體處理廠進(jìn)行脫硫、脫水、脫二氧化碳，并回收液化石油氣、天然氣等，使氣體達(dá)到商品天然氣氣質(zhì)要求。

長(zhǎng)距離天然氣管道起點(diǎn)的壓氣站稱起點(diǎn)壓氣站，俗稱首站。它接收處理廠的商品天然氣，經(jīng)除塵、計(jì)量、增壓后輸往下一站。中間壓氣站設(shè)于管道沿線，用以補(bǔ)充氣體沿天然氣管道流動(dòng)時(shí)所消耗的壓力能，將天然氣按要求的流量輸至管道終點(diǎn)。

“壓氣站”是天然氣長(zhǎng)輸管線的必備設(shè)備。通常，天然氣長(zhǎng)輸管線每隔100至200公里設(shè)有一個(gè)由多臺(tái)壓縮機(jī)組構(gòu)成的“壓氣站”。如同“心臟”，通過不斷加壓保證天然氣長(zhǎng)距離輸送。

“智慧大腦”串聯(lián)多項(xiàng)新技術(shù)

在中國(guó)石油管道公司技術(shù)服務(wù)中心，為壓氣站配備“智慧大腦”的研究工作已開展了很長(zhǎng)一段時(shí)間。讓壓氣站實(shí)現(xiàn)人工智能一鍵啟停一直是熱門話題，而技術(shù)服務(wù)中心的自動(dòng)化技術(shù)人員就把這個(gè)想象中的愿景變?yōu)榱爽F(xiàn)實(shí)。

在蓋州壓氣站，一名調(diào)度員輕松按了一下啟動(dòng)按鈕，壓氣站便開始了正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 相比之下國(guó)內(nèi)大多數(shù)壓氣站采用的是調(diào)度人員進(jìn)行站場(chǎng)流程的導(dǎo)通、輔助系統(tǒng)的啟停等，要求調(diào)度人員數(shù)量充足、經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高。這不僅需要啟動(dòng)多臺(tái)機(jī)組，還需要人為判斷系統(tǒng)參數(shù)，步驟較多，相當(dāng)繁瑣。

這就好像每天晚上下班回家，一進(jìn)家門要先開燈然后再開電視再打開空調(diào)，需要一項(xiàng)一項(xiàng)完成?，F(xiàn)在我們給這些電子設(shè)備安裝了一個(gè)“智能大腦”，只需要按一次按鈕就能同時(shí)打開家里所有的電子設(shè)備，省去了以往一項(xiàng)一項(xiàng)開啟的繁瑣程序。

如何串聯(lián)起這些輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一鍵啟停？看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上包含了太多技術(shù)含量。做到一鍵啟站要求輔助系統(tǒng)及壓縮機(jī)單臺(tái)機(jī)組均能實(shí)現(xiàn)一鍵啟機(jī)功能，各種報(bào)警條件必須滿足要求，壓縮機(jī)控制系統(tǒng)和站控系統(tǒng)要進(jìn)行深度融合，壓縮機(jī)負(fù)荷分配技術(shù)要保證多臺(tái)機(jī)組按順序啟動(dòng)時(shí)的各種要求。

不僅如此，一鍵啟站還實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，如模塊化編程，方便程序讀寫，提升程序編制效率，縮短了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間；還有站控系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化；對(duì)照機(jī)柜上進(jìn)線的模塊對(duì)機(jī)柜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；建立了多臺(tái)壓縮機(jī)負(fù)責(zé)分配算法，使得機(jī)組通過自動(dòng)加減載技術(shù)獲得動(dòng)態(tài)的負(fù)荷平衡，為一鍵啟停站打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

蓋州壓氣站在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸管道壓氣站領(lǐng)域，是首個(gè)實(shí)現(xiàn)管道控制系統(tǒng)軟件和硬件全面國(guó)產(chǎn)化的站場(chǎng)。PCS作為中石油自主研發(fā)的SCADA應(yīng)用軟件，在蓋州站控系統(tǒng)得到了充分檢驗(yàn)，單站管理點(diǎn)數(shù)達(dá)到5500點(diǎn)，畫面數(shù)量160余幅，其功能與可靠性完全滿足現(xiàn)場(chǎng)控制要求。另外，國(guó)產(chǎn)PLC也是首次在長(zhǎng)輸管道壓氣站進(jìn)行應(yīng)用，開創(chuàng)了國(guó)內(nèi)自主產(chǎn)權(quán)PLC在長(zhǎng)輸管道壓氣站作為站控系統(tǒng)、壓縮機(jī)控制系統(tǒng)核心應(yīng)用的先例。

“智慧大腦”是實(shí)現(xiàn)無人值守的基礎(chǔ)

給壓氣站植入一顆“智慧大腦”，并不是簡(jiǎn)單意義上代替人的勞動(dòng)，它既能對(duì)站場(chǎng)流程及壓縮機(jī)組啟停過程中的條件、過程變量和調(diào)節(jié)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的客觀判斷和調(diào)節(jié)，又能降低因人為主觀錯(cuò)誤判斷和失誤操作等導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，提高壓氣站啟停過程的安全。

投產(chǎn)前進(jìn)行氣體檢測(cè)

以往的人工啟停過程嚴(yán)重依賴有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度或操作人員，因?yàn)樵趩?dòng)機(jī)器的過程中需要觀察油溫、壓力等各種參數(shù)變化，稍有不慎或者觀察不到就容易啟機(jī)失敗。給壓氣站加裝“大腦”后，所有需要調(diào)節(jié)的參數(shù)只需一名工作人員在調(diào)度室對(duì)著電腦遠(yuǎn)程操控，真正意義上實(shí)現(xiàn)了一個(gè)鼠標(biāo)就能解決的智能化。以前需要十個(gè)人花費(fèi)一個(gè)小時(shí)完成的工作，現(xiàn)在只需要一個(gè)人花費(fèi)一分鐘就能完成。一鍵啟停站就是實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)輸管道壓氣站無人值守功能的重要基礎(chǔ)。

事實(shí)上，選擇蓋州壓氣站作為一鍵啟停站技術(shù)的試點(diǎn)有著非常重要的意義。蓋州壓氣站工程是國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目之一，也是解決華北地區(qū)“冬季氣荒”的民生工程。工程建成投產(chǎn)后對(duì)改善東北和華北天然氣供給矛盾、促進(jìn)優(yōu)化全國(guó)及區(qū)域天然氣管網(wǎng)系統(tǒng)的季節(jié)調(diào)峰起到應(yīng)急保障作用。蓋州壓氣站推廣應(yīng)用了國(guó)產(chǎn)新技術(shù)，不但提高了壓氣站的安全性，還大大節(jié)省了成本。相比進(jìn)口設(shè)備來說，壓氣站控制系統(tǒng)全面國(guó)產(chǎn)化后綜合降本約30%，其中PLC硬件降本約40%，PLC軟件使用免費(fèi)。我們?cè)诳刂葡到y(tǒng)國(guó)產(chǎn)化實(shí)施過程中保證質(zhì)量、兼顧降本，國(guó)產(chǎn)化的實(shí)施對(duì)工控系統(tǒng)的安全有著至關(guān)重要的作用。