原油長輸管道自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)分析

陳宏光

摘要：由于長輸管道一般是按油田高產(chǎn)期外輸量來設(shè)計的，在油田開采初期和后期必然面臨運力不滿的現(xiàn)象，所以原油管線低輸量輸送是普遍存在的狀態(tài)。為了解決低輸量輸送，有些管道不得不采用正反輸交替工作方式，造成大量的無效能耗。為了改變這種狀況，就必須考慮采用新的輸油工藝，使其能夠適應(yīng)輸油負(fù)荷變化，而常溫輸油工藝是解決低輸量的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞：管道；自動化；綜合監(jiān)控；系統(tǒng)分析

1 導(dǎo)言

自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)針對原油管道傳輸?shù)墓δ芤蠛吞囟üぷ鳝h(huán)境，以可靠性、先進性、實用性、經(jīng)濟性為著眼點，以先進和成熟的技術(shù)為實現(xiàn)手段，在充分考慮用戶需求的前提下，構(gòu)成性能優(yōu)良、工作可靠、維護方便、界面友好的自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

2 自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求

高輸送強度的原油長輸管道，在運行、管理與監(jiān)控方面有著較高的難度，這主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）管線受其周圍地理環(huán)境及管線輸油工況、介質(zhì)等諸多復(fù)雜因素的影響，可能會出現(xiàn)管線焊縫開裂、內(nèi)外自然及介質(zhì)腐蝕穿孔等現(xiàn)象，造成管線內(nèi)油品外漏，不僅給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失，同時給管線內(nèi)油品外漏留下了隱患，極易引發(fā)火災(zāi)、爆炸、環(huán)境污染等災(zāi)難性事故。（2）輸油管線長且地勢復(fù)雜，操作人員無法就地進行管理和監(jiān)控，只能依靠自動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對管線的運行情況進行監(jiān)控。因此，在管道傳輸中，管道自動化監(jiān)控系統(tǒng)的作用尤為重要，因為它直接關(guān)系到管道傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定和長周期運行，而且隨著自動化水平的提高，管道自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能覆蓋也有極大擴展。

管道傳輸一般都涉及計量交接。對于內(nèi)部輸送的管道，計量主要用于成本核算，計量精度要求不太高；對于商業(yè)用途的管道，計量則用于結(jié)算，計量精度要求較高。計量交接一般設(shè)在首站和末站，計量手段主要采用大口徑質(zhì)量流量計或油罐檢尺。這些計量信息通過計算機和網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳到調(diào)度中心和相關(guān)部門進行顯示、存儲和處理。（3）實現(xiàn)全線的集中指揮與調(diào)度

3 自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的選型與配置

3.1 自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)對主控平臺的選型與配置要求

自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)的主控設(shè)備是整個系統(tǒng)的核心部分，通常有以下的選型與配置

要求：

（1）主控平臺選擇DCS或高性能的PLCa（2） DCS或基于PLC的控制系統(tǒng)中，采用全冗余配置或部分冗余配置。即：CPU、電源模塊、通信鏈路和工//0卡件按冗余配置或CPU、電源模塊和通信鏈路按冗余配置。

3.2 自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)主控平臺的比較

3.2.1 PLG方案

選擇PLC作為控制平臺是傳統(tǒng)的方式，在早期的長輸管道監(jiān)控系統(tǒng)中，功能需求有限，PLC得到廣泛應(yīng)用。受傳統(tǒng)選型觀念的影響，現(xiàn)有的長輸管道SCADA系統(tǒng)多為基于PLC的監(jiān)控系統(tǒng)，其中以羅克韋爾（AB ），施耐德等著名品牌的PLC居多。

PLC的主要優(yōu)勢是：

1）國外品牌的PLC的質(zhì)量比較高，故障率低，有些型號還通過了SIL認(rèn)證。

2）品牌PLC的開放性比較好，支持主流的通信協(xié)議。

3）品牌PLC的產(chǎn)品線比較長，可以滿足各種應(yīng)用需求。

4）品牌PLC可以配用本廠商的人機界面軟件，也可以配用第三方人機界面軟件，選擇余地比較大。

3.2.2 DCS方案

選擇DCS作為控制平臺是近年出現(xiàn)的趨勢，其中以霍尼威爾（Honeywell），福克斯

波羅（Foxboro）等著名品牌的DCS為主。

DCS的主要優(yōu)勢是：

1） DCS的質(zhì)量比較高，故障率低，有些廠商的DCS還通過了SIL認(rèn)證。

2） DCS的開放性已經(jīng)大大改善，能夠支持主流的通信協(xié)議。

3） DCS可以滿足各種應(yīng)用需求。

4） DCS支持在線修改組態(tài)，軟件維護很太方便。

5） DCS支持工/0冗余，可以適應(yīng)高可靠性的應(yīng)用場合，如：水擊保護。

6） DCS的操作層網(wǎng)絡(luò)采用對等架構(gòu)，不必配置通信服務(wù)器。

7） DCS的系統(tǒng)軟件，包括不僅包括控制組態(tài)軟件，也包括人機界面軟件，集成性能好，使用方便。

DCS的主要劣勢是：

1）價格比較高，初始投資大。

2） DCS一般需要選擇廠商或廠商授權(quán)的集成商作為工程實施單位。

應(yīng)當(dāng)指出，在長輸管道中使用DCS的案例少于使用PLC的案例，除了傳統(tǒng)設(shè)計思想的影響之外，DCS的價格是關(guān)鍵因素。但是，隨著國產(chǎn)DCS質(zhì)量的不斷提高，其價格又遠(yuǎn)低于進口DCS，使得控制平臺有了更大的選擇空間。

3.3 自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)主控平臺的選擇

本自動化工程的預(yù)算比較有限，控制平臺主要是在進口PLC與國產(chǎn)DCS之間競爭。作為國產(chǎn)DCS的代表產(chǎn)品—TiSNet-XDC 800系統(tǒng)參與了競爭，其技術(shù)方案的主要優(yōu)勢如下：

（1）采用了可靠性、易維護性、可重構(gòu)性和開放性更好的DCS系統(tǒng)作為主控設(shè)備。

（2）控制網(wǎng)絡(luò)采用對等結(jié)構(gòu)，無需配置通信服務(wù)器，避免了通信瓶頸，提高了操作的可靠性，也相應(yīng)降低了成本。

（3）控制網(wǎng)絡(luò)可以采用環(huán)網(wǎng)，也可采用冗余的星形網(wǎng)絡(luò)。

（4）關(guān)鍵測控點的I/O卡可以按冗余配置。

（5）可以采用客戶機/服務(wù)器（C/S ）體系結(jié)構(gòu)的監(jiān)控界面，也可以采用瀏覽器/WEB服務(wù)器（B/S ）體系結(jié)構(gòu)的監(jiān)控界面。

4 結(jié)論

管道輸送是目前最主要、最經(jīng)濟的原油輸送方式，在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著極其重要的作用。由于原油長輸管道線路長，輸送強度大，地形復(fù)雜，且易受氣候變化影響，故原油管道輸送過程的運行、管理與監(jiān)控有著較高的難度。在原油管道傳輸中，管道自動化監(jiān)控系統(tǒng)的作用尤為重要，因為它直接關(guān)系到管道傳輸?shù)陌踩?、穩(wěn)定和長周期運行，而且隨著自動化水平的提高，管道自動化監(jiān)控系統(tǒng)的功能覆蓋也有極大擴展，成為綜合性的自動化應(yīng)用平臺。

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（作者單位：冀東油田陸上油田作業(yè)區(qū)）