彩南综合型输油气站控系统改造与优化

尤立华 （新疆油田油气储运分公司，新疆 克拉玛依 834002）

彩南综合型输油气站控系统改造与优化

为满足油气站场工艺改造的要求，站控系统也面临扩容或改造的问题。本文通过对彩南站输油气综合站控系统的介绍，对改造方案的优化设计，系统性能、配置以及改造时的注意事项逐步进行了阐述。系统的成功投用和稳定运行也为以后的改造项目提供了宝贵的借鉴意义。

综合站控系统；改造；优化

随着输油气站场工艺管网、设备设施的更新、扩容，与之相应的自动化系统也在不断扩展和新增，因此出现了一个站场拥有几个不同功能自控系统的局面，但在系统的种类、规模、结构上大都存在相似之处，需要将站内这些自控系统进行整合，对结构和功能进行优化与完善，搭建起一个统一的输油气综合自控系统。本文以新疆油田油气储运分公司彩南站为例，对站内原油和天然气自控系统整合与实践情况进行阐述。

1 整合对象

1.1 彩南站原油、天然气自控系统简介

油气储运公司彩南站位于古尔班通古特沙漠腹地，与新疆油田彩南作业区相邻。管辖着石—彩、彩—火两条原油管道以及彩石克Φ610、彩—石气线、滴西10气线、彩乌气线四条天然气管道。是一座集增压、输油输气、油气计量交接为一体的多功能综合站队。站内管辖设备种类较多，工艺结构复杂。其中，3台KSB外输泵和2台喂油泵为主要的输油设备，2台摩托压缩机、2台螺杆式空压机以及分离器、换热器、干燥塔、加热炉、调节阀等主要增压、输气设备。结合生产工艺特点，在原油外输仪控室设置一套数据采集系统，在增压站仪控室分别设置一套压缩机DCS系统和一套彩乌、彩石克天然气外输自控系统。

1.2 整合前现状

由于原油、天然气生产工艺是在不同时期组建完成，因此，三套控制系统分别在不同时期调试完成，执行不同的控制任务，相互独立，详细情况如表1所示。特别值得一提的是压缩机DCS系统是1986年投运的横河μxL DCS系统，该系统已运行25年，虽然依旧能正常运行，但系统部件都已老化，配件已停产，为日常维护带来困难。从自动化系统的整体架构考虑，需要建立起一套新的站控系统，将原有三套系统的功能任务整合到新系统中，涵盖整个站场输油输气工艺，满足生产运行的各项要求。

表1 彩南站不同时期组建的控制系统

2 站控系统的优化设计

在站内仪控室新建一套输油气综合PLC系统，包括主站与从站。主站设在天然气输送仪控室，由CPU机架及扩展I/O机架构成，主要负责压缩机与外输控制。从站设在原油外输仪控室，为远程I/O机架，主要负责原油的加热与外输控制。新系统与调控中心进行通讯，所有数据进到实时数据库和生产指挥系统中，达到远程监控的目的[3]。

2.1 主要改造内容

压缩机DCS系统是原有三套系统中的重要组成部分，也是此次新建系统中主要改造内容。新建PLC系统中关于压缩机部分的监测及控制内容如表2所示。

表2 压缩机监测及控制内容

2.2 站控系统的性能

新建的站控系统选用罗克韦尔自动化公司AB ControlLogix PLC产品，具有热备冗余功能。控制功能包括原有三套系统的功能，并新增原油外输工艺电动阀的控制和加热炉监视保护功能。整套站控系统由上位监控和现场自控两级控制网络构成。上位监控级由操作站、工程师站构成，通过冗余以太环网与现场自控设备通讯。现场自控级由ControlLogix系列冗余PLC构成。

站控系统设置操作员站、工程师站，实现对现场所辖设备集中监视、控制和管理。操作员站、工程师站上安装GE Fanuc的iFIX系统，对现场情况、设备运行状况、设备保护等参数的采集、处理、调节控制则由现场设备完成，各PLC、工作站的通讯采用以太网通讯[1]，同时系统配置了Modbus 485端口，通过该端口可与现场流量计相互通讯。

2.3 站控系统的配置

将站控系统的核心部分设在主站，包括2台1756-L61处理器、2台7槽处理器机架，互为热备冗余、双网双处理器结构、开放式网络、支持TCP/IP协议。负责整个站控油气输送控制任务。此外还包括3台13槽本地I/O扩展机架，负责主站天然气增压以及外输的各项监控任务。I/O模板选用1756-IF8、1756-OF8、1756-IB16、1756-OB16E、1756-IR6I，通讯模块采用Modbus MVI56-MCMR。从站与主站通过控制网通讯，主要设备为2台13槽远程I/O扩展机架，I/O模板选用1756-IF8、1756-IB16、1756-OB16E、1756-IR6I，主要负责原油加热和外输监测。

站控计算机为3台DELL OPTIPLEX780，酷睿2四核处理器2.93GHz。其中一台作为工程师站，HMI软件为iFIX Plus SCADA Unlimited Development (M4 Part)，负责整个站控系统的监控。其余两台作为操作员站，HMI软件为iFIX iClient Runtime (M4 Part)，分别放置在天然气和原油仪控室负责监控操作。

2.4 站控系统框图（如图1所示）

图1 彩南站新建站控系统图

3 注意事项

在系统改造方案的编制中，需要从生产、安全、经济、扩展等环节全面考虑，在不影响正常生产的同时安全平稳地进行系统改造。

3.1 生产因素

系统改造时，为保证生产不受影响，将自动控制系统全部降为数据采集系统。设备均为就地或现场控制。依据设计图纸将仪表、设备信号逐点接入新系统内，检查数据准确性，保证各项生产数据无扰动迁移至新系统中。

3.2 安全因素

为保护新系统内主要设备不受损坏，对AI、AO、RTD、DI、485通讯信号均配置防浪涌保护器，对DO信号配置继电器，将系统与现场设备隔离。对系统内24V、220V电源也配置相应的防浪涌保护器，将220V电源防浪涌保护器接入系统动力电源，保护系统内设备不受电源的冲击，将24V电源防浪涌保护器连接到24V电源出口，防止从现场窜入的大电流、大电压对系统内设备的冲击。[2]

3.3 经济因素

新的站控系统涵盖站内输油、输气两种工艺，按照“操作分开、独立运行”的设计原则，将综合站控系统分为主、从站，既保证了系统的统一性又方便站内生产运行。

3.4 扩展因素

考虑到站内新工艺的延伸和备用信号通道的冗余，在I/O模块、通讯模块的数量和防浪涌保护器、端子、剩余空间的预留方面都有充分的考虑，配置数量中含有裕量，便于系统日常维护和扩容。

4 结语

综合站控系统自调试投用以来，经过两年的稳定运行，目前状况良好。为类似于彩南站这样多功能站队自控系统的建立提供了宝贵的借鉴意义，也为复合型油气站点自控系统的改造优化提供了参考实例。

[1] 赵国敏, 王向明, 张少仲. SCADA系统在天然气管道工程中的应用[J]. 油气田地面工程, 2008, 27(6): 60 - 62.

[2] 李文杰. 浅谈如何构建原油储运SCADA系统[J]. 油气田地面工程, 2009, 28(5): 56 - 57.

[3] 吴爱国, 何信. 油气长输管道SCADA系统技术综述[J]. 油气储运, 2000, 19(3): 43 - 46.

图1 面向劳动密集型的柔性生产线

4.2 3D打印自组装生产线（如图2所示）

图2 3D打印自组装生产线

图3 快速柔性定制生产线

4.3 快速柔性定制生产线（如图3所示）

5 结语

随着我国智能制造装备的发展深度和广度日益提升，以新型传感器、智能机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备产业体系初步形成。但作为一个正在培育的新兴产业，仍存在技术创新能力薄弱、产业规模小、基础薄弱、缺乏核心竞争力等问题。

作为未来制造业的发展趋势，大力培育和发展新一代智能机器人技术和产业对于加快制造业转型升级，提升生产效率、技术水平和产品质量，降低能源资源消耗，实现由“中国制造”向“中国智造”转变具有重要意义。

（文章整理自张新华在“2015国家智能制造新年论坛”上的大会报告）

Cainan Integrated Oil and Gas Station the Transfornation and Optimization of the Control system

To meet the requirements of oil and gas station modification, its control system also faces the problem of expansion or reconstruction. By using the Cainan integrated oil and gas station control system as example, this article introduced the optimization of retrofit scheme design, system performance, configuration, and the points for attention during the transform gradually. The successful putting-in-service and stable operation provides the valuable reference for the renovation project.

Integrated station control system; Transformation; Optimization

B

1003-0492(2015)05-0104-03

TP273

尤立华 （新疆油田油气储运分公司，新疆 克拉玛依 834002）

尤立华（1978-），女，新疆人，本科，2002年毕业于西南石油学院，现就职于新疆油田油气储运公司信息档案管理站自动化室，从事油气储运自动化工作。