数字化监控报警系统优化与探讨

赵世虎　孙申考　黄静

摘 要：数字化站控平台以井、站点、管线等生产单元的参数监控为主，负责对油井管理、监控和分析，完成数据采集、过程监控、动态分析，保证生产的正常运行。目前主要依靠站控平台实时报警系统对管线瞬时流量、外输压力进行监控。该种报警机制是目前较为有效的监控手段，但是存在误报警次数过多，工作量冗杂，数据采集、传输失真、参数不联动、报警机制不完善导致的漏报警等问题，针对以上问题，本文主要从几个方面对报警机制进行优化。

关键词：数字化；报警；优化

1 数字化报警系统运行现状

站内各生产设施的运行参数进行自动采集、处理和存储，对重要生产回路实现自动控制。报警系统根据仪器仪表监测的输出数据每隔一秒进行一次录取并对数据进行判别，当实时数据超过或低于报警设置中规定的报警限值时，系统会自动提示和记录，超出报警限值就会触发报警，操作人员需对报警信息进行核实确认。

当前报警系统存在问题，本文就报警系统现场实际运行中存在的几个问题进行分析，为下步报警机制的完善提出合理建议。

1.1 报警约束条件单一 目前，现有报警机制能够简单有效的识别异常参数值，但所暴露出的问题较大，约束条件太单一，该流程只有一个判别条件。由于设备和数据采集等问题导致的误报警情况在实际生产运行中占有一定比例，增加报警处置工作量，影响报警准确率。

1.2 输油泵参数与输油频率匹配度低 目前作业区输油泵排量的调节主要依靠人工调节输油频率实现，实际操作过程中，由于升降库或是站内来油不平稳，缓冲罐液位变化快，需要不断调节输油泵频率。该种情况的输油频率可能会超出正常运行时的频率范围，导致与之相关的瞬时流量、外输压力、泵进口压力、泵出口压力超出原设定的上下限值触动报警，此时的报警参数上下限值与输油频率所对应的参数值是不相符的。

1.3 集输管线报警机制不完善 报警系统中与集输管线密切相关的报警参数包括外输压力、瞬时流量、外输温度等，当前站控中心数字化系统针对增压站点与计量接转站之间的流量与压力的实时数值进行监控。实际运行中，员工对监控界面数据的变化缺乏有效准确的判断分析，与此同时，报警系统参数设置中并没有关于管线异常判断的报警信息机制，造成管线异常未能及时发现。

2 站控中心报警系统优化

本文对上述存在的三个问题提出相应的解决方案，使报警机制更加完善，能更符合现场实际应用。

2.1 报警流程优化 本文将仅进行上下限值判别优化为上下限值和时间范围的双重判别条件。报警系统需要同时满足两个判别条件才能进行报警，使报警机制更加准确、稳定，同时降低员工工作量。

系统每隔一秒自动录取一次报警参数值，与优化前的报警机制不同的是，当该值超出上下限值时，系统不会直接进入报警流程执行报警命令，而是对超出上下限值的次数进行统计，当系统连续判别报警参数值超出上下限值达30次时，系统则会进入最后一个流程报警，此时站控平台会发出报警提示。优化后的报警机制可以将某一时刻由于数据异常超出上下限值即报警的情况过滤掉，减少了可信度低或误报警信息的次数，提高报警信息提示的准确度。

2.2 输油泵报警参数联动设置 输油泵进口压力、输油泵出口压力、外输压力、外输排量与输油频率相关联，当输油频率改变时，与之相关联的参数值也随之变化。本文对不同输油频率的输油泵进口压力、输油泵出口压力、外输压力、外输排量进行统计，通过计算机运行，使报警系统能够自动随输油频率变化调节相关报警参数上下限。

输油频率范围分别对应着输油泵进口压力、输油泵出口压力、外输压力、外输排量的波动范围，通过波动范围制定参数上下限。当站内进行升降库其他作业时，输油频率会调为最高档或最低档，此时报警系统会自动将输油泵参数上下限调节为与输油频率相对应的上下限值，避免因相应参数上下限值不匹配导致的系统报警，同时大幅降低员工的工作量。

2.3 管线泄漏报警参数模型确立 当管线运行平稳连续时，排量、压力变化较小。当管线发生泄漏时外输压力下降，瞬时流量增大，上下游流量输差变大。管线运行平稳时，管线中的外输压力值和瞬时流量值都保持在一个稳定的数值，且呈正比例关系。当管线泄漏时，泄漏点管线外压力与管线内压力存在压力差，由于管线外压力不变，为保持管线内外压力平衡，泄漏点处会迅速降低。外输压力会随着管线内压力的下降而下降，此时，泄漏点与管线两端形成压差，瞬时流量增大。因此，管线泄漏时外输压力与瞬时流量呈反比例关系，所以外输排量和压力的比值为定制K。

3 管线泄漏优化模型验证

3.1 作业区某输油管线现状 某油管线日外输液量184.10m3，油量94t。管线规格为Ф76mm×4.5mm_3.8km黄夹克，于5月15日发生小范围破损。管线进出口端设有外输压力传感器和流量计量仪，能够实时监控外输压力、瞬时流量及上下游压力、流量输差。

3.2 现场采集数据分析 本文对该输油管线2015年5月5日至2015年5月25日计算机自动采集的瞬时流量和外输压力等数据用优化模型进行处理，得出正运行状态下的k值， K正常运行时的范围在4.834～5.300之间，对2015年5月15日该管线发生泄漏时的数据进行分析，该管线在12点45分左右发生泄漏，从图中曲线变化及所采集数据行进分析得出，在泄漏时，流量值由5.9m3/d升到6.5m3/d，外输压力由1.06MPa下降到0.32MPa，同时瞬时流量与外输压力呈现反比例關系，K值随之增大，从泄露开始后K的平均值为7.452，该段时间内 K值持续保持高值并超出设定的上下限值。管线恢复正常后K值恢复为4.964，在正常范围值内。

通过上述分析，我们可以将K值作为判断管线是否异常的报警参数，输油管线模型优化验证可行。配合优化后的报警流程，当报警参数值K连续30秒超出上下限值，系统便会自动报警提示管线异常。

4 认识与建议

①数字化油田是信息化时代背景下的发展需要，油田数字化管理平台的建立节省劳动力同时也有效提高了生产效率，大大降低了成本支出，但由于数字化油田应用于现场时间较短，还存在许多问题亟待完善。

②本文对输油管线泄漏的报警是根据现场实际生产需要进行的简易优化，还处在摸索探讨阶段，同时由于管线泄漏时的现有真实数据较少，具体优化措施不够精细，但本次优化对管线泄漏数字化报警系统的日臻完善具有建设性意义。

③数字化报警需不断与现场实践生产相结合，逐步提高报警准确率，不断实践的同时还需引入新的理论和方法应用于数字化中，理论结合实践才能真正实现数字化管理的意义。