大中型站场集中监控系统的探究

吕辉

（大庆油田第二采油厂规划设计研究所，黑龙江 大庆 163000）

主题词：集中监控；可行性；设计；控制系统

随着油田的不断开发，新建的单井及站场数量在逐年增加，需要的人力资源越来越多，受人力资源宏观调控的影响，不能大量招收油田用工，且由于人力成本的不断增加，为避免过重的负担，企业需要尽量减少用工数量，进而导致总体用工数量每年在递减。

在这样的新形势下，通过优化人力资源配置，降低用工成本，是提高油田开发整体效益的重要手段，实现大中型站场集中监控是解决这一问题的有效途径。

1 实现集中监控系统的可行性

随着自动化技术、通信技术及信息技术的蓬勃发展，各种数据采集系统及通信系统无论从硬件方面还是软件方面都取得了长足的进步。安全性、可靠性、功能性均得到了极大的提高，这就使得联合站集中监控在技术上实现成为可能。

在过去的几十年里，萨南油田一直在进行自动化、信息化的建设和改造，联合站无论是自动化检测仪表、控制系统、以及网络通讯设备，都已经比较齐全，工作运转可靠，能够满足油田安全生产的基本要求，为大中型已建站场实现集中监控打下了坚实基础。

2 集中监控系统的设计特点

2.1 建立现场采集部件，完善数据采集及可视化集成

数据采集是实现集中监控系统至关重要的环节。如果把整个系统比作一个人，数据采集系统就是眼睛，如果采集系统采集的数据不正确，就会导致系统动作错误，造成严重后果，因此，如何设立数据采集点，如何保证采集到的数据准确可靠，就变得极为重要，这也是整个系统设计研发的一个重点和难点。

本次设计重点对数据采集这一环节进行了深入研究。首先，对四个岗位的常规检测仪表进行现场勘查，核实流量计的量程范围、额定压力以及压力变送器的压力范围，温度变送器的插入深度及量程等技术参数，通过分析技术管理台账和现场应用效果，确实能够正常使用并在使用年限范围的检测仪表我们进行充分利旧，否则，进行更新更换。其次，为满足集中监控的需要，增加了必要的数据采集点位分布。将各工艺节点主要生产数据传输至中控室进行显示控制，员工可根据实际生产运行情况在中控室对各种参数进行调整，实现了信息集中、统筹分析、综合调控，做到了合理建立现场采集部件，完善了数据采集及可视化集成。

2.2 设置控制系统架构，满足集中监控要求

控制系统的设立是为了检测与控制该站生产设备的运行数据。其中，阀门的开闭、泵的运行状态、罐体液位、污水流量、供气压力和加药系统信号的远程控制传递和处理是控制关键。对该站的生产监视与远程控制，工作人员只需在新建的中控室就可以完成。

根据目前顺序控制系统和工业过程控制的主流趋势和特性，我们采用SIEMENS S7-300 系列PLC 为核心控制器，加上工控机为一体的集散控制系统的设计想法。具体系统构成如图1 所示。

图1 控制系统结构图

（1）各站控制系统架构：①放水岗：本次改造在原有PLC 控制系统(1#远程I/O 控制柜)上扩容，对下位机进行软件调整，将上位机移入中控室内，监控信号经过通讯设备上传至中心控制室。②污水岗：a．将一次滤罐操作间内已建反冲洗控制系统进行升级，对下位机进行软件调整；b．配电值班室内新建控制系统(2#远程I/O 控制柜)1 套，将该站已建和新建仪表信号均引入新建控制系统，实现了检测、控制、显示、报警等功能。③锅炉岗(3#远程I/O 控制柜)、沉降岗(4#远程I/O控制柜)分别在原仪表盘位置新建PLC 控制系统各1 套，全部数据经通讯设备上传至中控室。④各站内可燃气体报警器报警信号，以区域为单位，输出报警信号至现场控制单元，而后上传至中控室。

（2）控制系统功能。根据《油气田及管道工程计算机控制系统设计规范》（GB/T50823）中心控制室设置3 套操作员站。负责对各岗进行监控和管理、存储归档以及趋势显示，报表生成和打印，各岗设置PLC 控制系统作为现场控制单元，完成所负责站场的数据采集、控制、联锁保护等任务，并向控制中心上传有关数据。放水岗（已建控制系统）、污水岗（已建反冲洗控制系统）与中控室之间的数据传输采用光纤通信方式。

（3）中控室控制系统的软、硬件配置和功能。中心控制室：中心控制室由PLC 控制系统、操作员工作站、网络通讯设备和打印设备组成。为提高系统的可靠性，操作员工作站配单用户操作站控制软件，中心控制室设服务器等设备和软件。中心控制室的操作员站从各岗PLC 控制系统采集数据进行显示、存储。

操作员工作站功能：操作员站是人机界面的接口，操作员可以通过操作站对工艺生产进行监视和控制，可以在操作站上对生产过程进行操作和管理。

为保证安全生产，中心控制室设置为双电源供电，并确保重要设备由UPS 集中供电。同时，由于采用集中监控后，测控点数量的大大增加，保证关键参数的监控，防止因硬件故障影响正常生产，对CPU 等模块配备了冗余设置。

2.3 增设周界入侵报警，完善视频监控系统

周界入侵报警系统采用光纤振动报警系统。后端设备安装在中心控制室内，并同工业电视监控系统联动。传感光缆在场区内沿已建及新建围墙上固定、敷设，对传递给光缆的各种扰动信号进行实时监控；当有人或车辆非法侵入时，传感光缆接收到扰动数据后，上传到上位机系统平台进行报警，联动摄像机对扰动方向进行定位跟踪，管理人员可根据监控图像对现场情况进行确认。

3 今后已建站场改造存在的问题

实现集中监控后，中心控制室能够对部分设备设施、工艺节点实现24 小时集中监控，扭转了对生产状态监控的被动局面，便于对生产运行的集中调控，但今后已建站场改造依然存在困难和问题。

3.1 上位机系统平台有待研发

上位机系统平台包括站场级、中心级、管理级，这种自下而上的系统网络结构还需继续研发，中心设置一套集中监控软件系统平台作为中心级上位机系统，包含系统管理软件、大数据存储库，WEB 服务器、视频管理系统等组件，和其下管理的转油站子站点进行数据交互，完成大数据分析、远程操作、实时监控预警、远程管理、生成报表、进行统计、决策管理等功能。

3.2 事故处理机制有待完善

已建站场岗位分散，改为集中监控模式后，人员集中，设备老化且故障较多，巡回检查路线过长，如遇系统压力不稳等突发情况不能及时处理，就会出现以下问题。

（1）全站停电。此时，各种机泵无法运转，来液无法外输。由于目前的已建站场没有合理的缓冲设备，突发事件会造成“三合一”或“四合一”等处理设备出现跑油和冒罐等事故，并且存在进一步引发火灾的可能。

（2）站场内部出现火灾及大量来液漏失。此种工况下，需要紧急停止各种动设备及加热炉，整个站场关停。可能产生的后果除可能引发冒罐及着火现象外，由于站场停止进液，势必导致计量间来液管线回压升高并进一步影响单井回油管线的压力升高，如果处理不及时，会导致集油管线的爆裂。因此，建立完善的事故处理机制是必要的。

4 结语

按照采油工程管理岗位劳动定员标准，仅该联合站员工总人数将由原来在岗55 人，降至标准47 人，优化减员8 人，年节约用工成本约64 万元。按照全厂定员标准计算，年节约用工成本将是一个可观数据。通过对已建站场集中监控新模式的确定，可大大提高油田生产自动化及生产管理水平，减轻员工劳动强度、优化人力资源配置，降低油田生产成本。既达到节能降耗的目的，又为企业增加了经济和社会效益，同时，也为油田已建联合站逐步推广岗位整合进行了一次有益的探索。