呂輝

（大慶油田第二采油廠規(guī)劃設計研究所，黑龍江 大慶 163000）

主題詞：集中監(jiān)控；可行性；設計；控制系統(tǒng)

隨著油田的不斷開發(fā)，新建的單井及站場數(shù)量在逐年增加，需要的人力資源越來越多，受人力資源宏觀調(diào)控的影響，不能大量招收油田用工，且由于人力成本的不斷增加，為避免過重的負擔，企業(yè)需要盡量減少用工數(shù)量，進而導致總體用工數(shù)量每年在遞減。

在這樣的新形勢下，通過優(yōu)化人力資源配置，降低用工成本，是提高油田開發(fā)整體效益的重要手段，實現(xiàn)大中型站場集中監(jiān)控是解決這一問題的有效途徑。

1 實現(xiàn)集中監(jiān)控系統(tǒng)的可行性

隨著自動化技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及通信系統(tǒng)無論從硬件方面還是軟件方面都取得了長足的進步。安全性、可靠性、功能性均得到了極大的提高，這就使得聯(lián)合站集中監(jiān)控在技術(shù)上實現(xiàn)成為可能。

在過去的幾十年里，薩南油田一直在進行自動化、信息化的建設和改造，聯(lián)合站無論是自動化檢測儀表、控制系統(tǒng)、以及網(wǎng)絡通訊設備，都已經(jīng)比較齊全，工作運轉(zhuǎn)可靠，能夠滿足油田安全生產(chǎn)的基本要求，為大中型已建站場實現(xiàn)集中監(jiān)控打下了堅實基礎(chǔ)。

2 集中監(jiān)控系統(tǒng)的設計特點

2.1 建立現(xiàn)場采集部件，完善數(shù)據(jù)采集及可視化集成

數(shù)據(jù)采集是實現(xiàn)集中監(jiān)控系統(tǒng)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。如果把整個系統(tǒng)比作一個人，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是眼睛，如果采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)不正確，就會導致系統(tǒng)動作錯誤，造成嚴重后果，因此，如何設立數(shù)據(jù)采集點，如何保證采集到的數(shù)據(jù)準確可靠，就變得極為重要，這也是整個系統(tǒng)設計研發(fā)的一個重點和難點。

本次設計重點對數(shù)據(jù)采集這一環(huán)節(jié)進行了深入研究。首先，對四個崗位的常規(guī)檢測儀表進行現(xiàn)場勘查，核實流量計的量程范圍、額定壓力以及壓力變送器的壓力范圍，溫度變送器的插入深度及量程等技術(shù)參數(shù)，通過分析技術(shù)管理臺賬和現(xiàn)場應用效果，確實能夠正常使用并在使用年限范圍的檢測儀表我們進行充分利舊，否則，進行更新更換。其次，為滿足集中監(jiān)控的需要，增加了必要的數(shù)據(jù)采集點位分布。將各工藝節(jié)點主要生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸至中控室進行顯示控制，員工可根據(jù)實際生產(chǎn)運行情況在中控室對各種參數(shù)進行調(diào)整，實現(xiàn)了信息集中、統(tǒng)籌分析、綜合調(diào)控，做到了合理建立現(xiàn)場采集部件，完善了數(shù)據(jù)采集及可視化集成。

2.2 設置控制系統(tǒng)架構(gòu)，滿足集中監(jiān)控要求

控制系統(tǒng)的設立是為了檢測與控制該站生產(chǎn)設備的運行數(shù)據(jù)。其中，閥門的開閉、泵的運行狀態(tài)、罐體液位、污水流量、供氣壓力和加藥系統(tǒng)信號的遠程控制傳遞和處理是控制關(guān)鍵。對該站的生產(chǎn)監(jiān)視與遠程控制，工作人員只需在新建的中控室就可以完成。

根據(jù)目前順序控制系統(tǒng)和工業(yè)過程控制的主流趨勢和特性，我們采用SIEMENS S7-300 系列PLC 為核心控制器，加上工控機為一體的集散控制系統(tǒng)的設計想法。具體系統(tǒng)構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）各站控制系統(tǒng)架構(gòu)：①放水崗：本次改造在原有PLC 控制系統(tǒng)(1#遠程I/O 控制柜)上擴容，對下位機進行軟件調(diào)整，將上位機移入中控室內(nèi)，監(jiān)控信號經(jīng)過通訊設備上傳至中心控制室。②污水崗：a．將一次濾罐操作間內(nèi)已建反沖洗控制系統(tǒng)進行升級，對下位機進行軟件調(diào)整；b．配電值班室內(nèi)新建控制系統(tǒng)(2#遠程I/O 控制柜)1 套，將該站已建和新建儀表信號均引入新建控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了檢測、控制、顯示、報警等功能。③鍋爐崗(3#遠程I/O 控制柜)、沉降崗(4#遠程I/O控制柜)分別在原儀表盤位置新建PLC 控制系統(tǒng)各1 套，全部數(shù)據(jù)經(jīng)通訊設備上傳至中控室。④各站內(nèi)可燃氣體報警器報警信號，以區(qū)域為單位，輸出報警信號至現(xiàn)場控制單元，而后上傳至中控室。

（2）控制系統(tǒng)功能。根據(jù)《油氣田及管道工程計算機控制系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB/T50823）中心控制室設置3 套操作員站。負責對各崗進行監(jiān)控和管理、存儲歸檔以及趨勢顯示，報表生成和打印，各崗設置PLC 控制系統(tǒng)作為現(xiàn)場控制單元，完成所負責站場的數(shù)據(jù)采集、控制、聯(lián)鎖保護等任務，并向控制中心上傳有關(guān)數(shù)據(jù)。放水崗（已建控制系統(tǒng)）、污水崗（已建反沖洗控制系統(tǒng)）與中控室之間的數(shù)據(jù)傳輸采用光纖通信方式。

（3）中控室控制系統(tǒng)的軟、硬件配置和功能。中心控制室：中心控制室由PLC 控制系統(tǒng)、操作員工作站、網(wǎng)絡通訊設備和打印設備組成。為提高系統(tǒng)的可靠性，操作員工作站配單用戶操作站控制軟件，中心控制室設服務器等設備和軟件。中心控制室的操作員站從各崗PLC 控制系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進行顯示、存儲。

操作員工作站功能：操作員站是人機界面的接口，操作員可以通過操作站對工藝生產(chǎn)進行監(jiān)視和控制，可以在操作站上對生產(chǎn)過程進行操作和管理。

為保證安全生產(chǎn)，中心控制室設置為雙電源供電，并確保重要設備由UPS 集中供電。同時，由于采用集中監(jiān)控后，測控點數(shù)量的大大增加，保證關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，防止因硬件故障影響正常生產(chǎn)，對CPU 等模塊配備了冗余設置。

2.3 增設周界入侵報警，完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)

周界入侵報警系統(tǒng)采用光纖振動報警系統(tǒng)。后端設備安裝在中心控制室內(nèi)，并同工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動。傳感光纜在場區(qū)內(nèi)沿已建及新建圍墻上固定、敷設，對傳遞給光纜的各種擾動信號進行實時監(jiān)控；當有人或車輛非法侵入時，傳感光纜接收到擾動數(shù)據(jù)后，上傳到上位機系統(tǒng)平臺進行報警，聯(lián)動攝像機對擾動方向進行定位跟蹤，管理人員可根據(jù)監(jiān)控圖像對現(xiàn)場情況進行確認。

3 今后已建站場改造存在的問題

實現(xiàn)集中監(jiān)控后，中心控制室能夠?qū)Σ糠衷O備設施、工藝節(jié)點實現(xiàn)24 小時集中監(jiān)控，扭轉(zhuǎn)了對生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控的被動局面，便于對生產(chǎn)運行的集中調(diào)控，但今后已建站場改造依然存在困難和問題。

3.1 上位機系統(tǒng)平臺有待研發(fā)

上位機系統(tǒng)平臺包括站場級、中心級、管理級，這種自下而上的系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)還需繼續(xù)研發(fā)，中心設置一套集中監(jiān)控軟件系統(tǒng)平臺作為中心級上位機系統(tǒng)，包含系統(tǒng)管理軟件、大數(shù)據(jù)存儲庫，WEB 服務器、視頻管理系統(tǒng)等組件，和其下管理的轉(zhuǎn)油站子站點進行數(shù)據(jù)交互，完成大數(shù)據(jù)分析、遠程操作、實時監(jiān)控預警、遠程管理、生成報表、進行統(tǒng)計、決策管理等功能。

3.2 事故處理機制有待完善

已建站場崗位分散，改為集中監(jiān)控模式后，人員集中，設備老化且故障較多，巡回檢查路線過長，如遇系統(tǒng)壓力不穩(wěn)等突發(fā)情況不能及時處理，就會出現(xiàn)以下問題。

（1）全站停電。此時，各種機泵無法運轉(zhuǎn)，來液無法外輸。由于目前的已建站場沒有合理的緩沖設備，突發(fā)事件會造成“三合一”或“四合一”等處理設備出現(xiàn)跑油和冒罐等事故，并且存在進一步引發(fā)火災的可能。

（2）站場內(nèi)部出現(xiàn)火災及大量來液漏失。此種工況下，需要緊急停止各種動設備及加熱爐，整個站場關(guān)停?？赡墚a(chǎn)生的后果除可能引發(fā)冒罐及著火現(xiàn)象外，由于站場停止進液，勢必導致計量間來液管線回壓升高并進一步影響單井回油管線的壓力升高，如果處理不及時，會導致集油管線的爆裂。因此，建立完善的事故處理機制是必要的。

4 結(jié)語

按照采油工程管理崗位勞動定員標準，僅該聯(lián)合站員工總?cè)藬?shù)將由原來在崗55 人，降至標準47 人，優(yōu)化減員8 人，年節(jié)約用工成本約64 萬元。按照全廠定員標準計算，年節(jié)約用工成本將是一個可觀數(shù)據(jù)。通過對已建站場集中監(jiān)控新模式的確定，可大大提高油田生產(chǎn)自動化及生產(chǎn)管理水平，減輕員工勞動強度、優(yōu)化人力資源配置，降低油田生產(chǎn)成本。既達到節(jié)能降耗的目的，又為企業(yè)增加了經(jīng)濟和社會效益，同時，也為油田已建聯(lián)合站逐步推廣崗位整合進行了一次有益的探索。