何李鵬 譚 濱 馮亞軍 高 江

西安長慶科技工程有限責(zé)任公司

高壓集氣站電控一體化集成裝置的設(shè)計(jì)

何李鵬 譚 濱 馮亞軍 高 江

西安長慶科技工程有限責(zé)任公司

高壓集氣站電控一體化裝置由穩(wěn)壓電源單元、供配電單元、自控單元、UPS單元及通信單元組成。此裝置為集氣站提供連續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源，同時(shí)通過自控單元對站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用專用通信信道將所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至上位管理系統(tǒng)，在上位管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對該集氣站的遠(yuǎn)程監(jiān)控。根據(jù)裝置內(nèi)部各單元的操作方式，結(jié)合空間布局設(shè)計(jì)了三種布置方案。經(jīng)方案對比，最終采用第三種環(huán)形布局設(shè)計(jì)方案。高壓集氣站電控一體化集成裝置已在長慶油田蘇里格氣田的3座標(biāo)準(zhǔn)化集氣站內(nèi)建成并投運(yùn)，真正實(shí)現(xiàn)了站場數(shù)字化無人值守管理。

高壓集氣站；電控一體化裝置；功能單元；配置方案；布局

高壓集氣站電控一體化裝置是為配合長慶油田高壓含硫工藝系統(tǒng)的橇裝化集氣站而設(shè)計(jì)的，裝置主要由穩(wěn)壓電源單元、供配電單元、自控單元、UPS單元及通信單元組成。此裝置為集氣站提供連續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源，同時(shí)通過自控單元對站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，利用專用通信信道將所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)上傳至上位管理系統(tǒng)，在上位管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對集氣站的遠(yuǎn)程監(jiān)控[1-3]。其中通信單元對站內(nèi)視頻、音頻等信號進(jìn)行采集及傳輸，并通過數(shù)字電臺(tái)進(jìn)行無線傳輸及控制。

1 各功能單元設(shè)計(jì)思路與配置方案

1.1 穩(wěn)壓電源單元

由于本裝置使用地點(diǎn)大部分處于內(nèi)蒙古南部偏遠(yuǎn)地區(qū)，10 kV電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，故設(shè)計(jì)了三相補(bǔ)償式穩(wěn)壓電源柜，其容量根據(jù)站內(nèi)變壓器而定。穩(wěn)壓電源柜能有效防止由于電網(wǎng)電壓波動(dòng)對用電設(shè)備造成的損害，保護(hù)用電設(shè)備；同時(shí)可靠墻安裝，在柜后加裝隔離開關(guān)進(jìn)行維護(hù)操作。

1.2 配電單元

考慮到集氣站負(fù)荷等級為二級，集氣站采用雙電源供電，一路為10 kV外電系統(tǒng)經(jīng)穩(wěn)壓電源柜引接，另一路引自站內(nèi)燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組，2路電源通過ATS雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)切換，當(dāng)市電電源發(fā)生故障時(shí)，由應(yīng)急發(fā)電機(jī)進(jìn)行供電。設(shè)計(jì)量表計(jì)作為外電及發(fā)電機(jī)計(jì)量用，利用表計(jì)的RS485接口上傳信號。配電單元分別為壓縮機(jī)、水源井、管線排污電伴熱、電動(dòng)閥等橇外負(fù)荷及照明箱、UPS等撬內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行配電。

1.3 自控單元

高壓集氣站常規(guī)控制采用可編程序控制器（PLC）與工作站組成的SCADA站控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度中心集中管理，集氣站的管理主要采用有人值守集中監(jiān)控方式。集氣站的數(shù)據(jù)采集與控制采用下列方式：①集氣站自控系統(tǒng)設(shè)PLC和就地觸摸屏，無人值守，完成本地?cái)?shù)據(jù)采集、控制和人工巡檢，操作站設(shè)在作業(yè)區(qū)，以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視、報(bào)警和操作；②所轄單井?dāng)?shù)據(jù)通過集氣站通信系統(tǒng)直接傳至作業(yè)區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)集中進(jìn)行監(jiān)視、報(bào)警。

1.4 UPS單元

由于集氣站有很多不能停電的重要負(fù)荷，如點(diǎn)火按鈕，ESD閥，橇內(nèi)溫控、通風(fēng)等設(shè)備，所以設(shè)計(jì)了UPS系統(tǒng)。UPS系統(tǒng)由1套2×10 kVA雙機(jī)熱備系統(tǒng)及蓄電池柜組成，采用數(shù)字化DSP控制技術(shù)，控制精度高。手動(dòng)維護(hù)旁路設(shè)計(jì)，保證設(shè)備在維修時(shí)仍然可以對負(fù)載進(jìn)行供電。具備不需要靠市電可直接使用電池來啟動(dòng)的直流啟動(dòng)功能。系統(tǒng)的工作電源采用冗余備份設(shè)計(jì)，有效提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

1.5 通信柜及UPS饋出單元

通信柜設(shè)計(jì)是為了實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)程收集、集中管理，實(shí)現(xiàn)音、視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，數(shù)據(jù)報(bào)表自動(dòng)上傳等自動(dòng)化功能，節(jié)省大量的人力、物力資源。通信設(shè)備中音頻功率放大器、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、光纜終端盒、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)與室外安裝的攝像機(jī)和擴(kuò)音喇叭配套使用，實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳，報(bào)警采用聲音和閃爍預(yù)警提示同時(shí)進(jìn)行的方式。

為了使撬體內(nèi)部空間利用達(dá)到最大化，將通信部分與UPS饋出部分整合在一個(gè)柜體內(nèi)。由于UPS饋出部分需要操作，所以將此部分安裝于柜內(nèi)下部，把通信設(shè)備安裝于柜內(nèi)上方，兩部分元件中間用擋板隔開，上、下部分完全獨(dú)立，互不干擾，形成兩個(gè)完全獨(dú)立的工作單元。

2 裝置內(nèi)部布局方案

根據(jù)裝置內(nèi)部各單元的操作方式，結(jié)合空間布局設(shè)計(jì)了三種布置方案。

2.1 對稱式布置（方案一）

此方案將穩(wěn)壓電源柜、配電柜及2臺(tái)PLC柜并列放置在一側(cè)，將2臺(tái)UPS柜、電池柜、配出及通信柜并排放置在另一側(cè)，形成對稱布局，如圖1所示。操作空間設(shè)計(jì)在2排柜體中間，以滿足開一側(cè)柜門檢修時(shí)，工作人員能有足夠的操作空間。

2.2 水平式布置（方案二）

圖1 裝置內(nèi)部對稱式布置

此方案將所有柜體并排放置在同一側(cè)形成對稱布局，如圖2所示。操作空間設(shè)計(jì)在設(shè)備正前方，操作空間一側(cè)墻體上開有一個(gè)1.2 m寬大門，以方便檢修及人員通行。

圖2 裝置內(nèi)部水平式布置

2.3 環(huán)形布置（方案三）

將穩(wěn)壓電源柜及配電柜并排安裝于大門左側(cè)，將2臺(tái)PLC柜并列安裝于大門右側(cè)，將2臺(tái)UPS柜、電池柜、配出及通信柜并列安裝于大門對面形成環(huán)形布局，如圖3所示。操作空間設(shè)計(jì)在設(shè)備環(huán)形范圍2.4 m×1.6 m空間內(nèi)，滿足操作要求。

2.4 方案對比

三種方案優(yōu)缺點(diǎn)對比分析見表1。

圖3 裝置內(nèi)部環(huán)形布局

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.10.024