原油长输管道自动化综合监控系统分析

陈宏光

摘要：由于长输管道一般是按油田高产期外输量来设计的，在油田开采初期和后期必然面临运力不满的现象，所以原油管线低输量输送是普遍存在的状态。为了解决低输量输送，有些管道不得不采用正反输交替工作方式，造成大量的无效能耗。为了改变这种状况，就必须考虑采用新的输油工艺，使其能够适应输油负荷变化，而常温输油工艺是解决低输量的关键所在。

关键词：管道；自动化；综合监控；系统分析

1 导言

自动化综合监控系统针对原油管道传输的功能要求和特定工作环境，以可靠性、先进性、实用性、经济性为着眼点，以先进和成熟的技术为实现手段，在充分考虑用户需求的前提下，构成性能优良、工作可靠、维护方便、界面友好的自动化综合监控系统。

2 自动化综合监控系统的功能需求

高输送强度的原油长输管道，在运行、管理与监控方面有着较高的难度，这主要体现在两个方面：（1）管线受其周围地理环境及管线输油工况、介质等诸多复杂因素的影响，可能会出现管线焊缝开裂、内外自然及介质腐蚀穿孔等现象，造成管线内油品外漏，不仅给企业造成巨大的经济损失，同时给管线内油品外漏留下了隱患，极易引发火灾、爆炸、环境污染等灾难性事故。（2）输油管线长且地势复杂，操作人员无法就地进行管理和监控，只能依靠自动监控系统实现对管线的运行情况进行监控。因此，在管道传输中，管道自动化监控系统的作用尤为重要，因为它直接关系到管道传输的安全、稳定和长周期运行，而且随着自动化水平的提高，管道自动化监控系统的功能覆盖也有极大扩展。

管道传输一般都涉及计量交接。对于内部输送的管道，计量主要用于成本核算，计量精度要求不太高；对于商业用途的管道，计量则用于结算，计量精度要求较高。计量交接一般设在首站和末站，计量手段主要采用大口径质量流量计或油罐检尺。这些计量信息通过计算机和网络远传到调度中心和相关部门进行显示、存储和处理。（3）实现全线的集中指挥与调度

3 自动化综合监控系统的选型与配置

3.1 自动化综合监控系统对主控平台的选型与配置要求

自动化综合监控系统的主控设备是整个系统的核心部分，通常有以下的选型与配置

要求：

（1）主控平台选择DCS或高性能的PLCa（2） DCS或基于PLC的控制系统中，采用全冗余配置或部分冗余配置。即：CPU、电源模块、通信链路和工//0卡件按冗余配置或CPU、电源模块和通信链路按冗余配置。

3.2 自动化综合监控系统主控平台的比较

3.2.1 PLG方案

选择PLC作为控制平台是传统的方式，在早期的长输管道监控系统中，功能需求有限，PLC得到广泛应用。受传统选型观念的影响，现有的长输管道SCADA系统多为基于PLC的监控系统，其中以罗克韦尔（AB ），施耐德等著名品牌的PLC居多。

PLC的主要优势是：

1）国外品牌的PLC的质量比较高，故障率低，有些型号还通过了SIL认证。

2）品牌PLC的开放性比较好，支持主流的通信协议。

3）品牌PLC的产品线比较长，可以满足各种应用需求。

4）品牌PLC可以配用本厂商的人机界面软件，也可以配用第三方人机界面软件，选择余地比较大。

3.2.2 DCS方案

选择DCS作为控制平台是近年出现的趋势，其中以霍尼威尔（Honeywell），福克斯

波罗（Foxboro）等著名品牌的DCS为主。

DCS的主要优势是：

1） DCS的质量比较高，故障率低，有些厂商的DCS还通过了SIL认证。

2） DCS的开放性已经大大改善，能够支持主流的通信协议。

3） DCS可以满足各种应用需求。

4） DCS支持在线修改组态，软件维护很太方便。

5） DCS支持工/0冗余，可以适应高可靠性的应用场合，如：水击保护。

6） DCS的操作层网络采用对等架构，不必配置通信服务器。

7） DCS的系统软件，包括不仅包括控制组态软件，也包括人机界面软件，集成性能好，使用方便。

DCS的主要劣势是：

1）价格比较高，初始投资大。

2） DCS一般需要选择厂商或厂商授权的集成商作为工程实施单位。

应当指出，在长输管道中使用DCS的案例少于使用PLC的案例，除了传统设计思想的影响之外，DCS的价格是关键因素。但是，随着国产DCS质量的不断提高，其价格又远低于进口DCS，使得控制平台有了更大的选择空间。

3.3 自动化综合监控系统主控平台的选择

本自动化工程的预算比较有限，控制平台主要是在进口PLC与国产DCS之间竞争。作为国产DCS的代表产品—TiSNet-XDC 800系统参与了竞争，其技术方案的主要优势如下：

（1）采用了可靠性、易维护性、可重构性和开放性更好的DCS系统作为主控设备。

（2）控制网络采用对等结构，无需配置通信服务器，避免了通信瓶颈，提高了操作的可靠性，也相应降低了成本。

（3）控制网络可以采用环网，也可采用冗余的星形网络。

（4）关键测控点的I/O卡可以按冗余配置。

（5）可以采用客户机/服务器（C/S ）体系结构的监控界面，也可以采用浏览器/WEB服务器（B/S ）体系结构的监控界面。

4 结论

管道输送是目前最主要、最经济的原油输送方式，在国民经济发展中起着极其重要的作用。由于原油长输管道线路长，输送强度大，地形复杂，且易受气候变化影响，故原油管道输送过程的运行、管理与监控有着较高的难度。在原油管道传输中，管道自动化监控系统的作用尤为重要，因为它直接关系到管道传输的安全、稳定和长周期运行，而且随着自动化水平的提高，管道自动化监控系统的功能覆盖也有极大扩展，成为综合性的自动化应用平台。

参考文献：

[1]蒋大剑. 原油长输管道自动化综合监控系统的设计与实现[D]. 华东理工大学， 2011.

[2]刘孟华. 综合自动化系统在原油长输管道变电所中的应用[J]. 科技信息， 2013（4）：412-413.

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[4]郑晓京， 曹柳林. 相关分析在原油管道泄漏监测的应用[J]. 自动化与仪表， 2003， 18（03）：7-9.

（作者单位：冀东油田陆上油田作业区）