燃?xì)庹{(diào)壓站壓力預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用

上海奉賢燃?xì)庥邢薰?李 杰

關(guān)鍵字：壓力預(yù)警系統(tǒng) 調(diào)壓站 智能管網(wǎng)

0 引言

燃?xì)庹{(diào)壓設(shè)備作為燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中的核心設(shè)備，數(shù)量多、分布散，幾十年來燃?xì)馄髽I(yè)由于技術(shù)所限，運行維護中只能采用比較被動的管理模式，如按周期進行設(shè)備的例行保養(yǎng)(費用高昂)、安排人員定期巡查(燃?xì)庹{(diào)壓設(shè)備作為機械設(shè)備，在運行過程中通過巡檢很難發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部可能已經(jīng)存在的問題)、損壞后維修(安全性差，往往維修時已經(jīng)產(chǎn)生了不良后果)等。

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的進步，尤其是大數(shù)據(jù)在諸多領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用，給城市燃?xì)獾妮斉涔芾韼砹诵碌钠鯔C。通過信息化工具的介入，燃?xì)馄髽I(yè)越來越能做到對燃?xì)廨斉溥^程的主動管理、動態(tài)管理。

燃?xì)鈮毫︻A(yù)警系統(tǒng)是一套采用信息化手段提升調(diào)壓站運行安全性以及管理質(zhì)量的系統(tǒng)。通過大數(shù)據(jù)的收集、整理和分析能給燃?xì)庀到y(tǒng)的管理者帶來大量的信息，從而了解設(shè)施的工況，以便能夠主動做到及時發(fā)現(xiàn)、準(zhǔn)確預(yù)判、精確維修和避免事故。

通過信息化設(shè)備對數(shù)據(jù)的采集、上傳，使設(shè)備管理人員對設(shè)備隱患的預(yù)判提供了可能；防患于未然得以實現(xiàn)，維修管理工作更具有針對性。

1 壓力預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)成

燃?xì)鈮毫︻A(yù)警系統(tǒng)一般由監(jiān)測中心和安裝于各調(diào)壓設(shè)備內(nèi)的遠(yuǎn)程終端兩部分組成，見圖1。

圖1 壓力預(yù)警系統(tǒng)總體框架

遠(yuǎn)程終端由單片機、GSM無線通信模塊和壓力傳感器構(gòu)成，調(diào)壓箱內(nèi)的遠(yuǎn)程終端見圖2。

圖2 安裝于調(diào)壓箱內(nèi)的遠(yuǎn)程終端

終端通過壓力傳感器采集調(diào)壓設(shè)備的相關(guān)壓力后，由單片機進行數(shù)據(jù)處理并通過GSM無線通信模塊進行定時的數(shù)據(jù)上傳與報警。

監(jiān)測中心一般可以設(shè)置在燃?xì)馄髽I(yè)，由服務(wù)器及客戶端組成。工作人員日常通過客戶端對壓力預(yù)警系統(tǒng)上傳的壓力數(shù)據(jù)及報警信息進行及時的處理，并通過客戶端掌握了解各遠(yuǎn)程終端的運行情況，及時做好遠(yuǎn)程終端的維護工作。

2 系統(tǒng)應(yīng)用與調(diào)壓站故障分析

2.1 壓力異常報警

壓力預(yù)警系統(tǒng)最直接的作用就是監(jiān)測調(diào)壓站各項燃?xì)鈮毫?shù)據(jù)(見圖3)，并與設(shè)定閾值進行比對，如有異常作出報警。

圖3 調(diào)壓站壓力預(yù)警系統(tǒng)監(jiān)測示例

通過該功能調(diào)壓設(shè)備管理方能及早得知異常狀況的發(fā)生，安排人員到現(xiàn)場進行檢查，排除異常狀況，因此能有效降低燃?xì)獍踩鹿拾l(fā)生的概率或減小事故造成的危害程度。

幾年來，通過壓力異常報警，奉賢燃?xì)夤径啻翁崆鞍l(fā)現(xiàn)了調(diào)壓設(shè)備的運行異常，及時對故障進行了排除，避免了調(diào)壓器切斷、超壓供氣等燃?xì)獍踩鹿实陌l(fā)生。

案例1：2014年某校區(qū)內(nèi)調(diào)壓站發(fā)出壓力異常報警，巡檢人員至現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)，該校區(qū)內(nèi)第三方違章施工導(dǎo)致低壓燃?xì)夤艿罁p壞泄漏，從而造成調(diào)壓站出口壓力波動觸發(fā)報警，巡檢人員當(dāng)即予以處置。這次事件通過壓力預(yù)警系統(tǒng)的報警功能幫助燃?xì)馄髽I(yè)迅速發(fā)現(xiàn)了第三方野蠻施工造成的燃?xì)庑孤┦鹿?，避免了潛在爆燃事故發(fā)現(xiàn)的可能。

2.2 設(shè)備工況記錄與分析

壓力預(yù)警系統(tǒng)能對監(jiān)測點的壓力進行采集、記錄，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖表。長期以來困擾設(shè)備維修的關(guān)鍵就是：

(1)不能及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的輕微故障。

(2)不能切中要害的找到設(shè)備故障點。

早先調(diào)壓站安裝的指針式壓力記錄儀需定期上發(fā)條，且每次上發(fā)條記錄周期只有24 h，這種設(shè)備使用不便、勞動強度大且無法提供具有分析價值的設(shè)備運行數(shù)據(jù)。所以長期以來燃?xì)馄髽I(yè)對于管轄范圍內(nèi)的大量工業(yè)、民用調(diào)壓站只能采取定期巡檢、接報搶修的方式進行管理，這種模式人力成本高、對一線工作人員要求高、對設(shè)備的管理方式被動，往往只能在設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障影響到對用戶的正常供氣時才能發(fā)現(xiàn)，造成高成本的搶修甚至燃?xì)夤?yīng)事故的發(fā)生。

有了壓力預(yù)警系統(tǒng)對各設(shè)備的數(shù)據(jù)采集，給調(diào)壓設(shè)備的主動化管理提供了前提條件，管理人員能在客戶端對設(shè)備數(shù)據(jù)進行分析，及時發(fā)現(xiàn)異常工況，并根據(jù)工況分析可能的故障因素采取相應(yīng)的處理措施，確保設(shè)備運行良好，保障燃?xì)獾姆€(wěn)定供應(yīng)，并降低設(shè)備的維修更換成本。

案例2：2015年某小區(qū)調(diào)壓站頻繁發(fā)出壓力下限報警，見圖4。巡檢人員現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)：因設(shè)計缺陷與設(shè)備銹蝕老化，調(diào)壓螺桿在運行中與調(diào)壓彈簧罩發(fā)生摩擦導(dǎo)致調(diào)壓螺桿上下不靈活，造成該調(diào)壓站的出口壓力嚴(yán)重波動。發(fā)現(xiàn)該問題后，對該調(diào)壓站及時進行了維修，出口壓力隨即恢復(fù)正常。事后對相同型號批次的調(diào)壓器進行了普查，并對同樣存在該問題的調(diào)壓器進行了維修。通過此次壓力預(yù)警及時發(fā)現(xiàn)并解決了此類燃?xì)庠O(shè)備的安全隱患。

圖4 某小區(qū)調(diào)壓器維修前后出口壓力變化

案例3：2015年某大型商場調(diào)壓站，壓力預(yù)警系統(tǒng)顯示該設(shè)備在運行時關(guān)閉壓力偏高?，F(xiàn)場檢查確認(rèn)調(diào)壓站存在關(guān)閉壓力高及小流量時喘震明顯的情況，經(jīng)多次維修，發(fā)現(xiàn)故障源為調(diào)壓器基座，因其閥口不平造成調(diào)壓器在運行時響應(yīng)速度慢。通過更換基座極大改善了調(diào)壓器的運行工況，見圖5。

圖5 某商場調(diào)壓器維修后出口關(guān)閉壓力變化

2.3 輸配氣管網(wǎng)合理性分析

壓力預(yù)警系統(tǒng)在功能上與長輸管網(wǎng)企業(yè)管理常用的數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(SCADA)相似，它的優(yōu)勢在于遠(yuǎn)低于SCADA系統(tǒng)的設(shè)備成本及使用成本、相對簡單的安裝條件(SCADA系統(tǒng)需要現(xiàn)場具備220 V供電條件、由于高壓供電使燃?xì)庠O(shè)施需滿足的更高防雷防爆安全要求及現(xiàn)場控制柜的安放場地需求)。

燃?xì)馄髽I(yè)的調(diào)壓站管理有著設(shè)備數(shù)量多、分布散、單體供氣量普遍較小以及維修管理人員到所轄設(shè)備距離近、速度快的特點。在實際輸配管理中，除了少數(shù)需要安裝SCADA系統(tǒng)，對絕大多數(shù)居民和單位的調(diào)壓設(shè)備而言，壓力預(yù)警系統(tǒng)有更好的適用性，且較為低廉的成本也有利于對大量調(diào)壓設(shè)備進行普遍安裝。

調(diào)壓設(shè)備作為燃?xì)夤芫W(wǎng)中的中繼點，起著調(diào)整管網(wǎng)內(nèi)介質(zhì)壓力的作用。對燃?xì)怃N售企業(yè)的中低壓調(diào)壓設(shè)備而言，它的出口壓力(供氣壓力)的平穩(wěn)意味著對用戶的安全、穩(wěn)定的供氣，做好該壓力的監(jiān)測同時也能為提高用氣效率提供數(shù)據(jù)。而它的進口壓力往往就是燃?xì)怃N售企業(yè)輸配氣管網(wǎng)的實際運行壓力，掌握其數(shù)據(jù)、各時間段的不均勻性與趨勢，將有利于地區(qū)管網(wǎng)的規(guī)劃、多氣源管網(wǎng)各氣源運行參數(shù)的設(shè)置，使燃?xì)夤芫W(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計合理化、節(jié)約化、高效化。

3 結(jié)語

壓力預(yù)警系統(tǒng)獨立使用能有效對調(diào)壓站工況進行監(jiān)測，并能提供燃?xì)夤芫W(wǎng)運行情況的分析，使傳統(tǒng)以搶修為主的事后被動管理模式轉(zhuǎn)為以實時監(jiān)控、及時維修為主的事前主動管理模式。不僅如此，作為一種信息化管理系統(tǒng)，它能很便利地與其它信息化系統(tǒng)銜接組合，如與用戶端計量遠(yuǎn)傳系統(tǒng)配合，能及時發(fā)現(xiàn)用戶端的異常用氣情況，判斷表后管道與用氣設(shè)備是否使用正常；同時還能起到“防竊氣”的功能。如將該系統(tǒng)嵌入地理信息系統(tǒng)(GIS)中則能提升GIS的信息量和功能性。

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和對各種系統(tǒng)的深化利用，做好燃?xì)廨斉鋽?shù)據(jù)的采集，通過大數(shù)據(jù)分析，以實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行合理的燃?xì)夤芫W(wǎng)建設(shè)與輸配氣管理，必能極大地提升燃?xì)馄髽I(yè)的管理水平與經(jīng)濟效益。