论城镇天然气场站自动运行

韩金亮

摘 要：根据输气工艺生产运行及管理的需要，城镇天然气场站自动控制系统采用以计算机为核心的监控及数据采集（Supervisory Control And Data Acquisition 简称SCADA）系统。该系统对各分输站实施远程数据采集、监视控制、安全保护和统一调度管理。各分输站设站控系统（SCS）。调度中心可向SCS和RTU发出控制指令，由各SCS和RTU完成控制功能;调度控制中心通过通信系统实现资源共享、信息的实时采集和集中处理。

关键词：站控系统;数据采集;监视控制

随着工业化水平的不断提高，大气污染相对较严重，而天然气为最普遍的清洁能源，原有天然气场站远远不能满足人们的生产生活需求，需进一步增加场站的数量以及负荷，而天然气自动控制系统相对较复杂，需进一步讨论各场站所用的自动控制系统及硬件设计是否能保证安全稳定运行。

一、自动控制系统

（一）监测监控及数据采集系统

1.SCADA即监测监控及数据采集系统在现代的天然气场站控制中是最常见的比较先进的技术。可以实时的对现场的数据进行采集，并且根据所采集的数据进行计算从而进行自动控制。它还可以对现场的运行的设备进行监视和控制，以实现对设备的数据收集，测量和参数的调整，同时可以进行对设备的监控，超限报警。

2.SCDAD在电力控制方面的研究是最为先进和成熟的。电网影响着天然气场站的正常运行质量，要保证场站的动力供应，就要对电网进行一定的控制。SCADA有着对电网的绝对控制能力，可以对电力进行合理的分配并且加快速度提高效率，正确的分析数据。SCADA还减轻了人员的调度，提高安全性，实现电力调度与现代化。

3.SCADA的运用在场站的天然气运输方面也有着先进的技术。SCADA保证了场站的输运安全和效率。其主要原理是对输气管内的流量进行实时的监控，并且由PLC计算控制，对管内的气体压力流量进行进一步的控制，还可设置必要的连锁功能，为整个天然气输送系统增加一道安全屏障。

（二）SCS和RTU

在开关量控制系统中，检查、运算和控制信息全部是闭合或断开两种信息。系统输入的往往是设备状态信号，如设备的运行或停止、阀门的开或关，系统输出的是起停命令或开关命令。这种控制系统的特点是按照预先规定的顺序进行检查、判断、控制的过程，所以开关量控制又称为顺序控制系统，即SCS。顺序控制采用开关控制方式，输出变量的开通或关闭是一系列输入开关条件的函数。根据开关条件是时间函数或事件函数，顺序控制系统分为时间驱动和事件驱动两种类型。

顺序控制按预先设定好的顺序使控制动作逐次进行的控制，多用成熟的可编程序控制器（PLC）来完成顺序控制。在自动化控制系统中，顺序控制经历了固定程序的继电器控制、组合式逻辑顺序控制和计算机可编程序控制器三个阶段。

远程终端单元（RTU）将末端检测仪表和执行机构与远程调控中心的主计算机连接起来，具有远程数据采集、控制和通信功能，能接收主计算机的操作指令，控制末端的执行机构动作，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能.RTU具有一些独特的特点：（1）通信距离长，同时提供多种通信端口，以适应分散应用和本地的不同通信要求。（2）CPU计算能力强，提供大容量程序和数据存储空间，适合就地运算和大量数据安全存储。（3）适应恶劣的温度和湿度环境，工作环境温度要求低。（4）模块结构化设计，便于扩展。

二、对当前场站的阐述和改造

由天然气输气干线通过长输管道，后经过绝缘接头进入站场，经气液联动阀进入过滤分离器，过滤分离器出气进入管汇，分别进入各分输站，经过电动阀，流量计，调压器后分配给用户使用。我地区天然气场站主要设备包括气液联动阀，現场压力表，现场温度表，压力变送器，温度变送器，过滤分离器，调压器，电动阀，各类流量计（超声波流量计，涡轮流量计，孔板流量计等），清管器等。过滤分离器包括了一个差压计，有些场站使用的是现场差压表，此处需要进行改造，将差压值远传到PLC中，设置报警值，低限20kpa，高限100kpa，低于低限值，压差计损坏或者过滤器出现孔洞损坏。高于高限值，过滤器过脏或差压计损坏，及时进行清洗，否则影响输气流量。

场站内所有仪表信号均接入弱电室内PLC卡件上，传入CPU进行数据分析，呈现在调度室，所有数据均设置报警上下限，若出现异常，调度室内音响长鸣，报警位置画面显示跳动的红色，需人工复位报警，待异常处理完成自动恢复绿色。场站流程图绘制于PLC显示画面上，站内天然气流经地方，管路用实时动图表示。阀门绿色显示开启状态，红色显示关闭状态。当管路内压力瞬间发生超限的变化，进站气液联动阀产生连锁反应，将阀门连锁关闭，阀门需人工复位。

在现场调研中发现有些场站出现沉降的现象，导致场站内管线产生应力，给供气工艺造成潜在的危险。在设计中，场站的地质勘查尤为重要，考虑会出现沉降的问题，可选用整个站场地下水泥预制，使整个站场在一个平台上，很好的避免了地质疏松导致的管路沉降问题。

输气管路进站场前必须增加绝缘接头。隔断了场外电流进入场站，产生火花，造成危险。有人会质疑，有固态去耦合器这个保险，这个还有必要吗？对外界强烈杂散电流干扰时，上述设备均能处理。但现场施工过程中，我们会不可避免的遇到管路与高压线交叉的情况，如果遇到管路与高压线杆附近相遇，如遇高压线放电，将直接将电流导通至输气管路，若不设绝缘接头，直接危及天然气站场。综上，须添加绝缘接头。

参考文献

[1]袁国汀.城镇天然气管道工程手册.北京：中国建筑工业出版社，2014.11

[2]陆德民.石油化工自动化控制手册.北京：化学工业出版社，2000.