辽河油田天然气管输计算机自动控制系统

马海洲 郭晓燕 黄河水利职业技术学院

辽河油田天然气管输计算机自动控制系统

马海洲 郭晓燕 黄河水利职业技术学院

自动控制系统是指在现场无人值守的状态下，利用计算机和机器设备来完成对现场生产运行过程的管理和监控。辽河油田天然气管道计算机控制系统主要采取三级控制模式对现场生产过程进行管控，设置1个管道全线调度控制中心，在调压站配置站控系统SCS、远程控制和截断阀室。计算机自动系统的设计充分考虑了辽河油田所处地理位置、周围环境以及自身特点，严格按照国内、国际标准和规范建设，该系统高效的数据采集、实时监控系统以及调度控制功能在该工程中得到极大的体现。计算机自动控制可靠性高、操作灵活性强，确保了天然气输送的安全运行。

辽河油田；管输；数据采集；调度控制中心；调压站

天然气、石油和煤是不可再生能源，无规划的浪费对我国能源战略安全将构成严重的影响。然而天然气自身具有易燃易爆等特点，决定了其在开采和管输工程中需要投入更高的技术，对天然气开采、储运的合理化和安全化有利于我国能源结构的调整，提高人民的生活质量。天然气在管输过程中若出现泄漏、破坏，可能造成火灾爆炸事故，给管道周围公共场所和环境带来污染。因此，随着天然气越来越多的进入人民生活，对天然气管输工程安全管理变得越来越重要，将计算机自动控制技术引进到天然气管输工程中，将实现天然气管输工程可视化，实时监控天然气在输送过程中各项参数的变化，进一步提高天然气管道的安全管理水平[1]。

1 管道输送工程基本情况

辽河油田天然气管道建设比较复杂，周围具有较多的苇田和湿地，其管输工程干线途经油气调度中心1个、调压站8座和阀室9个，设计输气量为29×108m3/a，横跨盘锦、锦州、鞍山3个城市，管线全长约400km。利用的旧管道线总长约101.1 km，在此基础上新建的天然气管输线路总长约145.4km。采用的旧管线主要包括：①已建的坨（坨子里调压站）鞍（鞍山末站）输油管线输气88km（DN400mm，PN6.3MPa）；②利用洼三站至D820集气管线13.1km（DN500mm，PN1.6MPa）。负责坨子里调压站给金马油田输气[2]。

2 控制系统设计

2.1 设计原则

自动控制系统是指在现场无人值守的状态下，利用计算机和机器设备来完成对现场生产运行过程的管理和监控。

辽河油田天然气管道计算机控制系统主要采取三级控制模式对现场生产过程进行管控，包括：①调度中心远程监视；②站场实时监测；③就地操作。利用SCADA系统上Web服务器交互方式，来实现可视化的实时数据浏览和查询界面监控，工作人员能及时掌握现场管输情况，便于将生产运行数据在整个系统中共享[3]。计算机自动控制系统设计原则包括：

（1）恪守国家法律法规，按照国内外最新的标准、规范设计。

（2）输气站场实现操作无人化，有人值守的管理，环保卫生的生产理念。

（3）采用满足工艺条件、性价比高的先进控制系统以及设备，而且被证明成熟的工艺产品。

（4）计算机自动监测、预判、调度运行参数等确保最优化、经济化。

（5）计算机自动、连续、不间断监控天然气管输运行过程，安全预警系统管控，确保安全生产。

2.2 系统结构

SCADA系统即监控和数据采集系统，目前在西气东输管道工程中应用十分广泛。该系统在辽河油田天然气管输计算机自动控制过程中，充分发挥了其数据采集与监控的时效性，而且在生产运行中能调度、优化和管理输气参数。设置1个管道全线调度控制中心，在调压站配置站控系统SCS、远程控制室和截断阀室[4]。

（1）调度控制中心。监控各站控系统SCS工作和采集各站控系统SCS记录的管道运行数据，调度控制中心的管理员通过计算机控制系统可以查询管道运行参数（管输压力、温度、密度、流量、设备运行状态）等信息，通过分析参数变化趋势，实时管理和调控天然气管输过程，还可以通过计算机控制系统完成天然气贸易结算以及输送计划等任务。调度控制中心的工作原理如图1所示。

图1 调度控制中心工作原理

（2）调压站。辽河油田的天然气调压站采用10M/100M工业以太网技术建立接入和传输平台，来完成数据传输；采用链状拓扑技术，再由光缆将各调压站数据传回油气调度管理中心；可视化的视频图像主要采用光纤工业以太网技术传输到调度控制中心部门。鞍山调压站与金马调压站除外，它们主要采用无线传输方式实现数据与图像的传输。

3 控制系统的应用优势

计算机自动控制系统在辽河油田天然气管输工程应用优势主要体现在调压橇、火气系统、视频监控、计量系统和控制阀等方面[5]。

（1）调压橇。辽河油田天然气站场均采用调压橇装型式，配备压力调节系统。通过调压橇一主一备两个回路来控制天然气管道输送压力。为了在安全状态下运行，分别在主备两个回路设置二台自力式调节阀（工作调压阀和监控调压阀）和一台安全切断阀，实现主备回路工作模式自动切换，并且调压橇设置相应的管件、阀门和压力表，这样管输运行信息能够顺利地传回站控系统，确保输气管道压力正常。

（2）可燃气体与火灾探测系统。计算机自动控制系统设置可燃气体与火灾探测系统，主要是为了确保管理人员、输气管线以及站场工艺设施的安全。可燃气体探测系统可以检测气体管道的泄漏，采用可燃气体报警系统来识别并将信号传回站控中心；同时站场锅炉房和控制室等设置有可燃气体报警系统，一旦气体浓度超过安全值，立刻发出声、光等报警信号。站场控制室室内安装了感烟、感温探测器以及火灾报警系统，室外安装警笛、警灯和手动报警装置，防范火灾出现。所有可燃气体报警信号和火灾信号首先传到站控中心，再由站控中心反馈回调度控制中心，调度控制中心按照现场情况下达措施指令。

（3）视频监控系统。该系统主要由编码器、解码器、摄像机、彩色显示器构成，并且在每个输气站场都设置一套该系统。现场运行状态通过摄像机转化为视频信号，首先传回站场仪表室，再回传到调度控制中心。

（4）计量系统。站控系统采取流量计算软件，软件里面的算法和公式符合《用标准孔板流量计测量天然气流量（SY/T6143—2004）》标准，通过高级孔板阀来测量天然气流量，输送管道流量压力和温度的补给主要是通过压力和变送器实现。同样运行状态信息直接传回站控中心，可以在现场操作室视频显示界面上，清晰地显示出标准工况瞬时、累积天然气流量，为后续决策提供数据支持。

（5）控制阀。输气站场的控制阀对天然气输送压力调控起到至关重要的作用，主要采取电动执行机构对天然气进站、越站紧急关断阀及放空阀进行控制，采用电磁阀调控燃气锅炉进口阀。上述阀门材料材质好、密封性好。

4 结论

辽河油田天然气管输计算机自动控制系统中各个站场仪表、阀门、控制系统以及应用软件，均采用的是国内先进的、最新的设备，最大限度地提高了系统的质量。

计算机自动系统的设计充分考虑了辽河油田所处地理位置、周围环境以及自身特点，严格按照国内国际标准和规范建设，该系统高效的数据采集、实时监控以及调度控制功能在工程中得到极大的体现。计算机自动控制可靠性高、操作灵活性强，确保了天然气输送的安全运行。

[1]陆德民．石油化工自动控制设计手册[M]．北京：化学工业出版社，1999.

[2]高艳萍．计算机自动控制系统在油田泵站中的应用[J]．油气田地面工程，2013，32（10）：95-96.

[3]陈永武.“西气东输”展现中国管道工业辉煌[J]．天然气工业，2003，23（4）：21-23.

[4]张书成，单新宇，蒋昌星，等．长庆气田自动排液系统优化与改进[J]．石油化工应用，2007，26（1）：40-43.

[5]梅云新．中国管道运输的发展与建设[J]．交通运输系统工程与信息，2005，5（2）：108-115.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.045