基于SCADA監(jiān)控平臺的溫、濕度集中監(jiān)控系統(tǒng)在輸油站的運(yùn)用

張勝紅

摘 要：在成品油輸送場站中，輸油站點(diǎn)地域分布較散，對SCADA系統(tǒng)控制機(jī)房、通訊機(jī)房等區(qū)域的運(yùn)行環(huán)境難以管理。在基于SCADA系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)上提出輸油站點(diǎn)環(huán)境溫、濕度集中監(jiān)控管理的方法，以實(shí)現(xiàn)延長輸油站點(diǎn)各類設(shè)備生命周期，達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定和節(jié)能環(huán)保的目的，并為場站實(shí)現(xiàn)無人值守提供必要硬件保障。

關(guān)鍵詞：機(jī)房；溫濕度；節(jié)能環(huán)保；無人值守

1、概述

在成品油管道輸送站點(diǎn)中，依靠各種配電、儀表、自動化、通信等設(shè)備組合成站點(diǎn)控制成品油管道穩(wěn)定運(yùn)行，但輸送站點(diǎn)環(huán)境的溫、濕度會影響設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。隨著輸油站點(diǎn)自動化控制程度逐步提升，各類電氣儀表設(shè)備對運(yùn)行環(huán)境的要求越來越高，在輸油站點(diǎn)開展環(huán)境溫、濕度的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、直觀化、高標(biāo)準(zhǔn)的管理，對降低設(shè)備故障率、延長設(shè)備的生命周期、保障生產(chǎn)穩(wěn)定具有重要意義，同時(shí)，合理的溫、濕度調(diào)控系統(tǒng)可以降低能耗，達(dá)到節(jié)能減排的目的。所以，在輸油站點(diǎn)中，各區(qū)域環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控是很有必要的。

2、現(xiàn)狀

目前，貴州轄區(qū)內(nèi)共有9個(gè)輸油站點(diǎn)，輸油站在機(jī)房、配電間、通訊室等區(qū)域?qū)Νh(huán)境的溫、濕度的管理較為薄弱，部分區(qū)域未納入管理，未重視溫、濕度管理對各類設(shè)備運(yùn)行影響的重要性。一是依靠人工巡檢，間隔時(shí)間較長，經(jīng)常出現(xiàn)漏檢和不檢等問題；二是輸油站空調(diào)系統(tǒng)溫、濕度未按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，沒有季節(jié)性、地域性；三是空調(diào)系統(tǒng)依靠外部電源供電，雷雨季節(jié)經(jīng)常出現(xiàn)晃電，供電穩(wěn)定性較差，經(jīng)常自動關(guān)機(jī)或故障導(dǎo)致機(jī)房溫、濕度失控，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫、濕度超標(biāo)等問題；四是輸油站空調(diào)長期運(yùn)行，調(diào)節(jié)性能下降，導(dǎo)致能耗較高，達(dá)不到節(jié)能減排要求；五是在部分自動閥室的RTU室、電池間，空間狹小，沒有空調(diào)系統(tǒng)，成為溫、濕度自控盲區(qū)。

2.1輸油站溫、濕度的影響

輸油站點(diǎn)的環(huán)境溫、濕度對各類儀表、儀器會有影響。

溫度偏高，易使機(jī)器設(shè)備散熱不暢，影響設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，甚至造成宕機(jī)，影響系統(tǒng)運(yùn)行；長期高溫運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增加，溫度升高將導(dǎo)致磁盤記錄錯誤、傳輸誤碼率增高甚至失效、服務(wù)器自動保護(hù)停止工作、服務(wù)器硬盤損壞、計(jì)算機(jī)時(shí)鐘主頻降低及UPS鉛酸密封免維護(hù)電池使用壽命急劇下降等危害。

濕度過大，易引起通信設(shè)備的金屬部件和插接件銹蝕，并引起電路板、插接件和布線的絕緣下降，造成電路短路，空氣太干燥又容易引起靜電，危害設(shè)備安全。為保持通訊機(jī)房的相對濕度契合規(guī)范，可視具體情況在機(jī)房安裝加濕器或抽濕機(jī)。

2.2輸油站場區(qū)域環(huán)境溫、濕度要求

按照《關(guān)于對〈國家管網(wǎng)集團(tuán)華南公司電氣管理暫行細(xì)則〉中電氣設(shè)備運(yùn)行環(huán)境管理要求的說明》和《國家管網(wǎng)集團(tuán)華南公司電氣管理暫行細(xì)則》，8.3.8條規(guī)定：高、低壓變配電室的運(yùn)行環(huán)境溫度控制在10°C-30°C，相對濕度40%-70%為宜，達(dá)不到要求的應(yīng)裝設(shè)帶有除濕功能的空調(diào)設(shè)備。

8.4.3 條規(guī)定：UPS應(yīng)具備良好的運(yùn)行環(huán)境，運(yùn)行環(huán)境溫度控制在10°C-30°C、相對濕度40%-70%為宜，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

8.10.2條規(guī)定：變頻器間運(yùn)行環(huán)境應(yīng)為無塵、通風(fēng)、無易燃易爆氣體、無腐蝕性氣體、無劇烈振動的室內(nèi)環(huán)境，環(huán)境溫度應(yīng)控制在10°C-30°C，濕度控制在40%-70%之間，嚴(yán)禁陽光直射。

依據(jù)《國家管網(wǎng)集團(tuán)華南公司自動化管理細(xì)則》對自控機(jī)柜間溫、濕度要求：溫度為18℃-28℃，濕度為30%-70%，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

2.3輸油站溫、濕度監(jiān)控位置

因環(huán)境溫、濕度對各類設(shè)備均有不同的影響，所以需對成品油管道輸油站的室外環(huán)境、SCADA系統(tǒng)控制室等場所溫、濕度進(jìn)行有效的監(jiān)控，對配電間、不間斷電源UPS間、SCADA系統(tǒng)操作室、變頻器室、陰極保護(hù)間、通訊機(jī)房、備件儲存室及自動閥室等區(qū)域進(jìn)行不間斷的溫、濕度監(jiān)控。

2.4輸油站環(huán)境溫、濕度引起故障案例

在輸油站也出現(xiàn)多次因?yàn)闄C(jī)房環(huán)境溫、濕度超標(biāo)運(yùn)行導(dǎo)致設(shè)備異常問題發(fā)生，比如：2023年6月28日17：04分，堯龍山站出現(xiàn)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中斷，檢查為SCADA系統(tǒng)服務(wù)器自動重啟，核查為機(jī)柜間房間溫、濕度器顯示溫度為31℃，服務(wù)器因?yàn)楣駜?nèi)溫度超高，服務(wù)器自動停機(jī)。2023年6月28日13時(shí)28分發(fā)生西南北線SCADA數(shù)據(jù)閃斷事件，通訊中斷20S，經(jīng)查明是河池中繼站設(shè)備維護(hù)清理灰塵作業(yè)，光傳輸板卡因溫度過高設(shè)備自動重啟，導(dǎo)致路由重新計(jì)算，部分站點(diǎn)出現(xiàn)閃斷情況。除了典型案例之外，很多設(shè)備的故障根源均間接性的與環(huán)境溫、濕度管控不合理有關(guān)。

3、溫、濕度集中監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 溫、濕度信號采集

在SCADA系統(tǒng)信號采集時(shí)，依靠RS-485串口系統(tǒng)MODBUS通信協(xié)議進(jìn)行信號采集讀取溫、濕度數(shù)據(jù)，每個(gè)區(qū)域的溫、濕度控制器數(shù)據(jù)經(jīng)過串口服務(wù)器24小時(shí)不間斷采集，集中送PLC模塊進(jìn)行處理完成數(shù)據(jù)采集，如圖1。

3.2數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控

基于目前SCADA系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)輸油站使用了溫、濕度系統(tǒng)后，通過內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦菊{(diào)度服務(wù)器進(jìn)行集中監(jiān)控處理，通訊架構(gòu)如圖2。

3.3 集中監(jiān)控

3.3.1站點(diǎn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表

在SCADA系統(tǒng)監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)表內(nèi)建立站場各區(qū)域溫、濕度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表，并在主監(jiān)控畫面上組態(tài)一個(gè)總報(bào)警點(diǎn)提示溫濕度超標(biāo)報(bào)警，便于站場巡檢人員巡檢查看，數(shù)據(jù)正常時(shí)為綠色，報(bào)警時(shí)為紅色或者黃色。

3.3.2集中監(jiān)控

在區(qū)域調(diào)度集中監(jiān)控室操作站畫面的數(shù)據(jù)表頁面上，制作溫、濕度集中監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)表，采集轄區(qū)內(nèi)各站點(diǎn)的溫、濕度數(shù)據(jù)，集中在一個(gè)數(shù)據(jù)表內(nèi)顯示，當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超過設(shè)定報(bào)警值時(shí)，數(shù)據(jù)閃爍且變色，在主監(jiān)控畫面上組態(tài)一個(gè)總報(bào)警點(diǎn)提示溫、濕度超標(biāo)報(bào)警。

集中監(jiān)控畫面也可以將門禁狀態(tài)、機(jī)房灰塵檢測等數(shù)據(jù)一同采集后進(jìn)行集中監(jiān)控運(yùn)行。

3.3.3報(bào)警設(shè)置

報(bào)警閾值的設(shè)置在每個(gè)區(qū)域均不同，室外溫、濕度只作為參考數(shù)據(jù)可以不設(shè)置報(bào)警閾值，有特別需求的可以按照站點(diǎn)需要進(jìn)行設(shè)置；對其他區(qū)域根據(jù)公司和規(guī)范要求進(jìn)行設(shè)置，可以根據(jù)站點(diǎn)位置和季節(jié)性不同而將報(bào)警閾值做出適當(dāng)調(diào)整，將報(bào)警閾值適當(dāng)縮小或者放寬，以適用于當(dāng)?shù)卣军c(diǎn)的管理需求。當(dāng)溫、濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動發(fā)出報(bào)警信息提示監(jiān)控人員某區(qū)域溫、濕度不達(dá)標(biāo)，需要人工現(xiàn)場處置，直到溫、濕度恢復(fù)正常穩(wěn)定后才消除報(bào)警提示信息。

3.4溫、濕度運(yùn)行記錄

監(jiān)控站點(diǎn)可以根據(jù)需求，將采集的溫、濕度數(shù)據(jù)作為歷史曲線進(jìn)行保存，對于出現(xiàn)報(bào)警異常的信息錄入報(bào)警事件信息保存至數(shù)據(jù)庫，便于后期進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和問題調(diào)查研判。

4、PLC與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制

4.1PLC與空調(diào)系統(tǒng)的通訊

空調(diào)控制可以與廠家開發(fā)，通過PLC與空調(diào)控制器進(jìn)行RS485通訊或者其他通訊方式，根據(jù)輸油站點(diǎn)區(qū)域配置，安裝需要的控制命令寫給空調(diào)控制器達(dá)到自動控制空調(diào)系統(tǒng)的目的。

4.2空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控與調(diào)節(jié)

4.2.1自動調(diào)節(jié)

根據(jù)地域不同和季節(jié)性區(qū)別編寫匹配的控制邏輯，配合長期積累的經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行設(shè)定，在寒冷的季節(jié)，系統(tǒng)自動升高空調(diào)系統(tǒng)的控制溫度，在炎熱的季節(jié)，系統(tǒng)自動降低空調(diào)系統(tǒng)的控制溫度。例如：控制機(jī)房要求溫度控制在18℃-28℃之間，系統(tǒng)依據(jù)時(shí)鐘辨別季節(jié)性并結(jié)合日平均溫度進(jìn)行自動調(diào)整，冬季空調(diào)溫度設(shè)定在20℃，夏季空調(diào)系統(tǒng)設(shè)定在26℃。帶除濕功能的空調(diào)在濕度接近超標(biāo)時(shí)，啟動除濕或者補(bǔ)濕功能。

當(dāng)PLC系統(tǒng)給空調(diào)設(shè)定一個(gè)溫度點(diǎn)后，空調(diào)系統(tǒng)自動運(yùn)行調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，經(jīng)過10分鐘后空調(diào)沒有將環(huán)境溫度調(diào)整到設(shè)定點(diǎn)溫度，PLC再次將當(dāng)前溫度設(shè)定值降低或者升高一個(gè)梯度，再次進(jìn)行檢測，調(diào)整依舊不能調(diào)節(jié)到設(shè)定值，PLC將自動發(fā)出空調(diào)系統(tǒng)異常需要檢查維護(hù)報(bào)警信息。

4.2.2手動調(diào)節(jié)

除了PLC可以通過自動調(diào)節(jié)功能外，還可以通過操作員遠(yuǎn)程對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行手動調(diào)節(jié)，從監(jiān)控畫面遠(yuǎn)程發(fā)出控制指令，啟?？照{(diào)系統(tǒng)、給定溫度值、啟動除濕功能等使環(huán)境溫、濕度符合使用要求。

4.2.3空調(diào)系統(tǒng)自診斷

PLC與空調(diào)系統(tǒng)通訊后，可以監(jiān)控空調(diào)系統(tǒng)的健康狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)掉電、故障等問題時(shí)，PLC將發(fā)出預(yù)警信息，達(dá)到系統(tǒng)自診斷的目的。

5、集中監(jiān)控效果分析

輸油站場實(shí)現(xiàn)了溫、濕度數(shù)據(jù)自動采集集中監(jiān)控后，對輸油站數(shù)字化、智能化、自動化、人工成本、綠色能效及設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行管理等多方面都有較好的改善和提升。

5.1提升輸油場站自動化水平

輸油站場的環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)自動采集集中監(jiān)控后，系統(tǒng)提供自動調(diào)節(jié)和報(bào)警提示，比如自動設(shè)定溫、濕度值、自動啟動風(fēng)機(jī)等，為實(shí)現(xiàn)輸油站場無人值守提供硬件支撐，降低人工成本，間接提升了輸油站的數(shù)字化、智能化、自動化水平。

5.2增加設(shè)備運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定性

系統(tǒng)將檢測空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，及時(shí)提示站場維保人員對故障進(jìn)行排查，避免因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)掉電、故障等原因?qū)е聹?、濕度調(diào)控失控，導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)備異常；將溫、濕度與空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行融合運(yùn)行后，將環(huán)境溫、濕度嚴(yán)格控制在運(yùn)行范圍內(nèi)，有效防止了設(shè)備運(yùn)行環(huán)境溫度不達(dá)標(biāo)情況，為設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性提供了有效保障，延長了輸油站點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行生命周期。

5.3能效分析

目前，空調(diào)系統(tǒng)均是以固定值設(shè)置方式運(yùn)行，不能根據(jù)自然環(huán)境溫、濕度和機(jī)房內(nèi)溫、濕度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，降低空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，當(dāng)PLC與空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合后，根據(jù)環(huán)境需要設(shè)置合理的溫、濕度值，有效地減小空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷，從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。

5.4做到有據(jù)可查

按照目前國家管網(wǎng)的管理要求，做到凡事有章可依，凡事有據(jù)可查，SCADA系統(tǒng)對采集的環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線記錄，歷史報(bào)警信息記錄，當(dāng)出現(xiàn)關(guān)聯(lián)性事故事件后，可以有效地開展數(shù)據(jù)查詢和分析，彌補(bǔ)了人工記錄數(shù)據(jù)不全、不完整、容易丟失的問題。

5.5為設(shè)備管理提供數(shù)據(jù)分析

根據(jù)調(diào)查研究，環(huán)境溫、濕度會直接影響設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，在不達(dá)標(biāo)的環(huán)境中，設(shè)備運(yùn)行的故障率往往較高，PLC采集設(shè)備運(yùn)行環(huán)境數(shù)據(jù)后，結(jié)合設(shè)備故障率進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為提升生產(chǎn)設(shè)備管理提供良好的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)。

5.6為火災(zāi)提供報(bào)警

當(dāng)區(qū)域內(nèi)部分設(shè)備或者區(qū)域發(fā)生火災(zāi)時(shí)，環(huán)境溫度會迅速上升，濕度隨著火災(zāi)的消耗也會出現(xiàn)對應(yīng)的變化，系統(tǒng)檢測環(huán)境溫、濕度超標(biāo)后會發(fā)出報(bào)警，提示人工進(jìn)行檢查，間接為火災(zāi)等問題提供預(yù)警信息，防止火災(zāi)進(jìn)一步擴(kuò)大。

總結(jié)

針對目前輸油站場各區(qū)域環(huán)境溫、濕度管理均處于粗放管理模式，站點(diǎn)分布廣和分散不易管理的特點(diǎn)，本文以提升成品油輸油站場整體設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性的角度，根據(jù)年度季節(jié)性不同、區(qū)域性差別、地域差異等因素按照個(gè)區(qū)域空間環(huán)境溫、濕度要求，提供了基于SCADA監(jiān)控平臺的溫、濕度數(shù)據(jù)連續(xù)采集、自動監(jiān)控、報(bào)警、自動調(diào)節(jié)的功能系統(tǒng)管理，也可將門禁管理、灰塵監(jiān)控、電源參數(shù)等輔助設(shè)備納入系統(tǒng)化管理，有效提升輸油站的數(shù)字化、智能化和自動化水平，為輸油站場的設(shè)備運(yùn)行管理水平和無人值守需求提供有效的保證，同時(shí)為綠色環(huán)保節(jié)能減排提供有效支撐。

作者單位：國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司華南公司貴州輸油部