韓金亮

摘 要：根據(jù)輸氣工藝生產(chǎn)運(yùn)行及管理的需要，城鎮(zhèn)天然氣場(chǎng)站自動(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（Supervisory Control And Data Acquisition 簡(jiǎn)稱SCADA）系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)各分輸站實(shí)施遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、安全保護(hù)和統(tǒng)一調(diào)度管理。各分輸站設(shè)站控系統(tǒng)（SCS）。調(diào)度中心可向SCS和RTU發(fā)出控制指令，由各SCS和RTU完成控制功能;調(diào)度控制中心通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享、信息的實(shí)時(shí)采集和集中處理。

關(guān)鍵詞：站控系統(tǒng);數(shù)據(jù)采集;監(jiān)視控制

隨著工業(yè)化水平的不斷提高，大氣污染相對(duì)較嚴(yán)重，而天然氣為最普遍的清潔能源，原有天然氣場(chǎng)站遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的生產(chǎn)生活需求，需進(jìn)一步增加場(chǎng)站的數(shù)量以及負(fù)荷，而天然氣自動(dòng)控制系統(tǒng)相對(duì)較復(fù)雜，需進(jìn)一步討論各場(chǎng)站所用的自動(dòng)控制系統(tǒng)及硬件設(shè)計(jì)是否能保證安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)

（一）監(jiān)測(cè)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

1.SCADA即監(jiān)測(cè)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在現(xiàn)代的天然氣場(chǎng)站控制中是最常見的比較先進(jìn)的技術(shù)?？梢詫?shí)時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且根據(jù)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算從而進(jìn)行自動(dòng)控制。它還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)收集，測(cè)量和參數(shù)的調(diào)整，同時(shí)可以進(jìn)行對(duì)設(shè)備的監(jiān)控，超限報(bào)警。

2.SCDAD在電力控制方面的研究是最為先進(jìn)和成熟的。電網(wǎng)影響著天然氣場(chǎng)站的正常運(yùn)行質(zhì)量，要保證場(chǎng)站的動(dòng)力供應(yīng)，就要對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行一定的控制。SCADA有著對(duì)電網(wǎng)的絕對(duì)控制能力，可以對(duì)電力進(jìn)行合理的分配并且加快速度提高效率，正確的分析數(shù)據(jù)。SCADA還減輕了人員的調(diào)度，提高安全性，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)度與現(xiàn)代化。

3.SCADA的運(yùn)用在場(chǎng)站的天然氣運(yùn)輸方面也有著先進(jìn)的技術(shù)。SCADA保證了場(chǎng)站的輸運(yùn)安全和效率。其主要原理是對(duì)輸氣管內(nèi)的流量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并且由PLC計(jì)算控制，對(duì)管內(nèi)的氣體壓力流量進(jìn)行進(jìn)一步的控制，還可設(shè)置必要的連鎖功能，為整個(gè)天然氣輸送系統(tǒng)增加一道安全屏障。

（二）SCS和RTU

在開關(guān)量控制系統(tǒng)中，檢查、運(yùn)算和控制信息全部是閉合或斷開兩種信息。系統(tǒng)輸入的往往是設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，如設(shè)備的運(yùn)行或停止、閥門的開或關(guān)，系統(tǒng)輸出的是起停命令或開關(guān)命令。這種控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是按照預(yù)先規(guī)定的順序進(jìn)行檢查、判斷、控制的過程，所以開關(guān)量控制又稱為順序控制系統(tǒng)，即SCS。順序控制采用開關(guān)控制方式，輸出變量的開通或關(guān)閉是一系列輸入開關(guān)條件的函數(shù)。根據(jù)開關(guān)條件是時(shí)間函數(shù)或事件函數(shù)，順序控制系統(tǒng)分為時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)兩種類型。

順序控制按預(yù)先設(shè)定好的順序使控制動(dòng)作逐次進(jìn)行的控制，多用成熟的可編程序控制器（PLC）來完成順序控制。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，順序控制經(jīng)歷了固定程序的繼電器控制、組合式邏輯順序控制和計(jì)算機(jī)可編程序控制器三個(gè)階段。

遠(yuǎn)程終端單元（RTU）將末端檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)與遠(yuǎn)程調(diào)控中心的主計(jì)算機(jī)連接起來，具有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、控制和通信功能，能接收主計(jì)算機(jī)的操作指令，控制末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)等功能.RTU具有一些獨(dú)特的特點(diǎn)：（1）通信距離長(zhǎng)，同時(shí)提供多種通信端口，以適應(yīng)分散應(yīng)用和本地的不同通信要求。（2）CPU計(jì)算能力強(qiáng)，提供大容量程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，適合就地運(yùn)算和大量數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)。（3）適應(yīng)惡劣的溫度和濕度環(huán)境，工作環(huán)境溫度要求低。（4）模塊結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，便于擴(kuò)展。

二、對(duì)當(dāng)前場(chǎng)站的闡述和改造

由天然氣輸氣干線通過長(zhǎng)輸管道，后經(jīng)過絕緣接頭進(jìn)入站場(chǎng)，經(jīng)氣液聯(lián)動(dòng)閥進(jìn)入過濾分離器，過濾分離器出氣進(jìn)入管匯，分別進(jìn)入各分輸站，經(jīng)過電動(dòng)閥，流量計(jì)，調(diào)壓器后分配給用戶使用。我地區(qū)天然氣場(chǎng)站主要設(shè)備包括氣液聯(lián)動(dòng)閥，現(xiàn)場(chǎng)壓力表，現(xiàn)場(chǎng)溫度表，壓力變送器，溫度變送器，過濾分離器，調(diào)壓器，電動(dòng)閥，各類流量計(jì)（超聲波流量計(jì)，渦輪流量計(jì)，孔板流量計(jì)等），清管器等。過濾分離器包括了一個(gè)差壓計(jì)，有些場(chǎng)站使用的是現(xiàn)場(chǎng)差壓表，此處需要進(jìn)行改造，將差壓值遠(yuǎn)傳到PLC中，設(shè)置報(bào)警值，低限20kpa，高限100kpa，低于低限值，壓差計(jì)損壞或者過濾器出現(xiàn)孔洞損壞。高于高限值，過濾器過臟或差壓計(jì)損壞，及時(shí)進(jìn)行清洗，否則影響輸氣流量。

場(chǎng)站內(nèi)所有儀表信號(hào)均接入弱電室內(nèi)PLC卡件上，傳入CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，呈現(xiàn)在調(diào)度室，所有數(shù)據(jù)均設(shè)置報(bào)警上下限，若出現(xiàn)異常，調(diào)度室內(nèi)音響長(zhǎng)鳴，報(bào)警位置畫面顯示跳動(dòng)的紅色，需人工復(fù)位報(bào)警，待異常處理完成自動(dòng)恢復(fù)綠色。場(chǎng)站流程圖繪制于PLC顯示畫面上，站內(nèi)天然氣流經(jīng)地方，管路用實(shí)時(shí)動(dòng)圖表示。閥門綠色顯示開啟狀態(tài)，紅色顯示關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)管路內(nèi)壓力瞬間發(fā)生超限的變化，進(jìn)站氣液聯(lián)動(dòng)閥產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，將閥門連鎖關(guān)閉，閥門需人工復(fù)位。

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)有些場(chǎng)站出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，導(dǎo)致場(chǎng)站內(nèi)管線產(chǎn)生應(yīng)力，給供氣工藝造成潛在的危險(xiǎn)。在設(shè)計(jì)中，場(chǎng)站的地質(zhì)勘查尤為重要，考慮會(huì)出現(xiàn)沉降的問題，可選用整個(gè)站場(chǎng)地下水泥預(yù)制，使整個(gè)站場(chǎng)在一個(gè)平臺(tái)上，很好的避免了地質(zhì)疏松導(dǎo)致的管路沉降問題。

輸氣管路進(jìn)站場(chǎng)前必須增加絕緣接頭。隔斷了場(chǎng)外電流進(jìn)入場(chǎng)站，產(chǎn)生火花，造成危險(xiǎn)。有人會(huì)質(zhì)疑，有固態(tài)去耦合器這個(gè)保險(xiǎn)，這個(gè)還有必要嗎？對(duì)外界強(qiáng)烈雜散電流干擾時(shí)，上述設(shè)備均能處理。但現(xiàn)場(chǎng)施工過程中，我們會(huì)不可避免的遇到管路與高壓線交叉的情況，如果遇到管路與高壓線桿附近相遇，如遇高壓線放電，將直接將電流導(dǎo)通至輸氣管路，若不設(shè)絕緣接頭，直接危及天然氣站場(chǎng)。綜上，須添加絕緣接頭。

參考文獻(xiàn)

[1]袁國(guó)汀.城鎮(zhèn)天然氣管道工程手冊(cè).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.11

[2]陸德民.石油化工自動(dòng)化控制手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000.