晁肖哲

【摘 要】天然氣能否安全輸送是關(guān)乎民生的大問題，管道的正常運(yùn)行是天然氣安全輸送的前提和保證。為確保管道的運(yùn)行安全，需要對(duì)天然氣管道運(yùn)行中存在的各種問題進(jìn)行相關(guān)的研究，通過相關(guān)的研究提出解決方法是保障我國天然氣管道正常運(yùn)行的有效方法。確保天然氣管道的順利運(yùn)行是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要政府、監(jiān)管部門、管道企業(yè)和群眾等各方面共同保護(hù)。

【關(guān)鍵詞】天然氣田；運(yùn)行；問題；對(duì)策

引言：

延長(zhǎng)氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)隸屬于延長(zhǎng)石油油氣勘探公司，與2011年7月建設(shè)并投產(chǎn)，天然氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)地面集輸工程自動(dòng)控制系統(tǒng)采用以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition簡(jiǎn)稱SCADA）系統(tǒng)。該工程共設(shè)：液化廠2座、集氣站9座、污水處理站1座、RTU集氣井20座、調(diào)度中心2座。SCADA系統(tǒng)主要由調(diào)度中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、站控系統(tǒng)（SCS）、RTU系統(tǒng)、通信系統(tǒng)構(gòu)成，該系統(tǒng)采用美國羅克韋爾自動(dòng)化系統(tǒng)的ControlLogix系列可編程控制器及FactoryTalkViewSiteEdition軟件平臺(tái)，從而提高了系統(tǒng)的整體的可靠性和安全性。

1、工程概況

延長(zhǎng)氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)地面集輸工程位于延安市境內(nèi)，北部部分在榆林境內(nèi)。延氣2井區(qū)納入集氣站管理井?dāng)?shù)為26口，氣井總集氣量129×104m3/d，設(shè)置集氣站5座（BZ1、BZ2、BZ3、BZ4和S224）。

延長(zhǎng)氣田延128井區(qū)納入集氣站管理井?dāng)?shù)為33口，氣井總集氣量36.3×104m3/d，設(shè)置集氣站4座（NZ1、NZ2、NZ3、NZ4）。延長(zhǎng)氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)地面集輸工程自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集（SupervisoryControlAndDataAcquisition簡(jiǎn)稱SCADA）系統(tǒng)。延長(zhǎng)氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)地面集輸工程SCADA系統(tǒng)由2個(gè)調(diào)度中心、10個(gè)站控系統(tǒng)（SCS）、2個(gè)DCS控制系統(tǒng)、20個(gè)RTU系統(tǒng)構(gòu)成。SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器采用WINDOWS操作系統(tǒng)，WEB服務(wù)器、工作站采用MSWINDOWS2000/2003操作系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)通過WEB服務(wù)器給外部提供數(shù)據(jù)接口。

2、系統(tǒng)概況

延長(zhǎng)氣田延氣2井區(qū)和延128井區(qū)天然氣開發(fā)先導(dǎo)試驗(yàn)地面集輸工程SCADA系統(tǒng)的軟件選用基于WINDOWS系統(tǒng)的調(diào)度中心系統(tǒng)，站控系統(tǒng)PLC選用美國ROCKWELL公司的ControlLogix系列PLC，站控系統(tǒng)軟件選用FactoryTalkViewSiteEdition組態(tài)軟件，遠(yuǎn)程井口設(shè)備RTU選用ROCKWELL公司的Micrologix系列RTU。

主要的控制對(duì)象包括天然氣井口采集樹、多個(gè)采集樹集氣管道匯集的集氣站，位于生活區(qū)的整個(gè)井區(qū)的調(diào)度中心系統(tǒng)。

2.1延2及延128調(diào)度中心系統(tǒng)（2套）

調(diào)度中心系統(tǒng)位于生活區(qū)的。調(diào)度中心系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，對(duì)整個(gè)其他的調(diào)度和管理起到重要作用。系統(tǒng)采用CS客戶端服務(wù)器結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)歷史服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器采用IBM3650系列服務(wù)器，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子磁盤陣列IBMVS3400中。

客戶端通過網(wǎng)絡(luò)訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器；該系統(tǒng)還配置有WEB服務(wù)器，可以遠(yuǎn)程訪問該系統(tǒng)；系統(tǒng)配置一套時(shí)鐘服務(wù)器，該服務(wù)器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間進(jìn)行授時(shí)管理，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)選用赫斯曼工業(yè)級(jí)交換機(jī)，來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的通信功能。

整個(gè)系統(tǒng)選用的硬件均為當(dāng)前的頂級(jí)配置，包裝系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。這個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下所示：

2.2延2及延128站控系統(tǒng)

站控系統(tǒng)采用ControlLogix系列PLC來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)站控系統(tǒng)的控制，系統(tǒng)上位機(jī)采用以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行通信，由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求比較高，系統(tǒng)的模塊均要求采用SIL2的安全級(jí)別認(rèn)證，這個(gè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行防雷和放浪涌的設(shè)計(jì)，均加入英國庫伯公司的浪涌保護(hù)器。整個(gè)系統(tǒng)模塊與PLC采用冗余的ControlNet網(wǎng)進(jìn)行通信。保證了系統(tǒng)的安全性和可靠性。所有的AI，AO模塊均采用8點(diǎn)模塊，DI，DO模塊采用16點(diǎn)模塊。分散了由于模塊故障給系統(tǒng)帶來風(fēng)險(xiǎn)。保證了系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

操作員站采用DELL高端的商業(yè)計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)采用WINDOWSP3XP操作系統(tǒng)，安裝FTVIEW操作員軟件，通過以太網(wǎng)與站控PLC進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，數(shù)據(jù)的監(jiān)控功能，具有報(bào)警、趨勢(shì)歸檔、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、可燃?xì)怏w報(bào)警、井口信息、注銷登陸等功能。保障整個(gè)集氣站的數(shù)據(jù)安全。

2.3延2及延128井口RTU系統(tǒng)

3、系統(tǒng)安全可靠性的實(shí)現(xiàn)

由于天然氣的易燃易爆特性，整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性顯得尤為重要，現(xiàn)場(chǎng)的電氣設(shè)備和各種浪涌信息、接地等的安全性，嚴(yán)重威脅著控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和通信網(wǎng)絡(luò)的安全，穩(wěn)定、可靠。為此，針對(duì)各種影響系統(tǒng)安全的的干擾源進(jìn)行了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

3.1系統(tǒng)接地

集氣站內(nèi)電氣接地、自控、通信的保護(hù)接地及工作接地、防雷防靜電接地等共用同一接地裝置。自控設(shè)備的工作及保護(hù)共用接地，其接地電阻不大于1Ω。保證了系統(tǒng)設(shè)備不受接地的干擾。

3.2浪涌保護(hù)

系統(tǒng)在集成是要求所有的輸入輸出信號(hào)進(jìn)行浪涌保護(hù)。保證了系統(tǒng)側(cè)模塊收到天氣雷擊的影響。防止高壓信號(hào)通過信號(hào)電纜傳入系統(tǒng)，損壞模塊通道。保證了設(shè)備的安全。

3.3電源冗余

系統(tǒng)在集成是要求所有的輸入輸出儀表電源進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。保證了設(shè)備萬一損壞的情況下對(duì)系統(tǒng)的影響，如果有一個(gè)模塊損壞，不影響系統(tǒng)的正常通行。

3.4網(wǎng)絡(luò)冗余

系統(tǒng)在集成是上位機(jī)通信模塊進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)，PLC系統(tǒng)通過CONTROLNET網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)，保證了系統(tǒng)的通信安全。保證了如果有一個(gè)通信通道損壞，不影響系統(tǒng)的正常通行。

3.5設(shè)備安全SIL2認(rèn)證

控制系統(tǒng)所有的模塊均具有SIL2安全認(rèn)證，保證了系統(tǒng)的安全性的要求。

4、管道運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及解決對(duì)策

4.1采用新的工藝、新技術(shù)、新材料

在當(dāng)今領(lǐng)先技能的支持下，能夠選用領(lǐng)先的工藝、新技能、新資料對(duì)天然氣管道運(yùn)轉(zhuǎn)中的管道走漏和管道腐蝕穿孔問題進(jìn)行處理。首先，運(yùn)用如今領(lǐng)先的化學(xué)技能對(duì)天然氣進(jìn)行脫硫處理，削減天然氣中的二氧化硫和水分，然后削減天然氣對(duì)天然氣管道的內(nèi)部腐蝕。其次，選用新式的防腐資料，改變?cè)?jīng)的管道資料。選用新式的高分子資料降低管道外部的腐蝕速度。在處理管道走漏方面，對(duì)大型的天然氣管道要常常的進(jìn)行管道抗壓才能測(cè)驗(yàn)和相應(yīng)的管道走漏檢測(cè)，及時(shí)的對(duì)抗壓才能較弱、出現(xiàn)天然氣走漏的管道進(jìn)行替換。一起對(duì)一些暫時(shí)替換艱難的老型管道選用內(nèi)襯技能對(duì)管道進(jìn)行改造，延伸管道的運(yùn)用年限。

4.2完善天然氣管道的管理機(jī)制

天然氣管道的管理部門要擬定完善的天然氣管道管理機(jī)制。杰出的管理機(jī)制的擬定能夠有用優(yōu)化已有的石油天然氣管道的管理模式，能夠在最大程度之上，將有用削減或許是防止危險(xiǎn)源的出現(xiàn)，促進(jìn)石油天然氣管道的管理工作向科學(xué)化、規(guī)范化以及標(biāo)準(zhǔn)化、程序化方向開展，一起能夠有用削減或許防止管道事端，下降管道運(yùn)轉(zhuǎn)的危險(xiǎn)，還能夠有用確保大氣環(huán)境、產(chǎn)業(yè)以及人員的人身安全。同傳統(tǒng)的管道安全管理模式比較，完整性管理模式是進(jìn)行自動(dòng)維護(hù)，在事前強(qiáng)調(diào)打打預(yù)防針；而傳統(tǒng)管道安全管理模式則是被動(dòng)搶險(xiǎn)，主要是在過后。別的對(duì)一些大型的天然氣管道要在不同的地點(diǎn)散布相應(yīng)的監(jiān)管人員。

4.3與相關(guān)執(zhí)法部門配合，加強(qiáng)管道保護(hù)

針對(duì)天然氣管道在各類施工中被損壞和被違章修建物占?jí)旱谋硐?。天然氣管道的辦理部分要加強(qiáng)與政府有關(guān)法律部分的合作，經(jīng)過與法律部分的合作對(duì)有關(guān)的違法施工部分進(jìn)行查處，確保有關(guān)管道不被損壞。同時(shí)管道辦理部分要和政府的有關(guān)部分合作對(duì)天然氣管道上方的違法修建進(jìn)行撤除，對(duì)有關(guān)人員進(jìn)行教育使其認(rèn)識(shí)到在天然氣管道上修建房屋的損害。應(yīng)當(dāng)將石油天然氣管道的辦理工作列人到平時(shí)辦理的領(lǐng)域，建立健全科學(xué)合理的事前辦理機(jī)制，進(jìn)一步加強(qiáng)管道設(shè)備的辦理職責(zé)，仔細(xì)督促有關(guān)人員實(shí)行石油天然氣管道的辦理工作職責(zé)。

結(jié)語：

本項(xiàng)目于2011年7月投產(chǎn)至今，一直運(yùn)行穩(wěn)定可靠，工程的進(jìn)度始終走在其他專業(yè)的前面，施工的配合上面，克服現(xiàn)場(chǎng)工期緊，施工分散的特點(diǎn)，按照項(xiàng)目部的總體要求，按時(shí)完成工程供貨，項(xiàng)目調(diào)試，特別是各種安全性和可靠性的設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力和安全穩(wěn)定性。整套系統(tǒng)自動(dòng)化水平高，操作簡(jiǎn)介方便，報(bào)警清晰明了，維護(hù)量小，達(dá)到了天然氣田SCADA系統(tǒng)對(duì)安全和可靠性的要求。

通過本次自動(dòng)化工程的實(shí)施，不僅可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效能、改善生產(chǎn)條件、降低生產(chǎn)成本，而且還可以促進(jìn)企業(yè)管理流程的規(guī)范、管理水平的提升，使決策者能夠在掌握大量實(shí)時(shí)信息資源的基礎(chǔ)上科學(xué)、周密地制訂生產(chǎn)計(jì)劃和發(fā)展決策，并且還可以為企業(yè)管理信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，與企業(yè)信息系統(tǒng)結(jié)合形成完整的自動(dòng)化信息管理系統(tǒng)。同時(shí)，也促進(jìn)了我公司自動(dòng)化工程集成水平的提高，為整裝大型氣田的自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)施積累了大量的技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)和人才儲(chǔ)備，為公司未來的發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐和推動(dòng)力量。

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