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SCADA系统在天然气长输管线上的应用

 

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监控系统,是以计算机为基础的生产过程控制与远程调度相结合的自动化系统。
SCADA系统可实现实时采集现场数据,对输气管道全线进行本地或远程的自动控制,对工艺流程进行全面、实时的监视,并为生产、调度和管理提供必要的数据等多方面功能。
SCADA系统作为控制管理核心,可实现负责气量的调配,人员的协调,进行设备运行状况的实时监测、远程操作和生产状况的动态分析等功能,可有效提高管理者的调度、管理水平及对突发事件的处理能力。
长输管道不需要常规的运输工具和设备,即可迅速、有效、大规模的将天然气运输到目的地,担负向城市或地区的供气任务,涉及国计民生和千家万户,一旦发生事故将造成很大的经济损失和社会影响,因此必须保证其安全平稳、连续可靠运行。天然气管道输送过程中,工艺参数的实时监控制非常必要。借助SCADA系统即可实现数据采集与监控功能,建立起功能完善的调度管理体系;可将管线沿途各场站、阀室的重要数据通过通讯系统实时传至调度控制中心,方便调度人员根据这些信息来监视、控制管道系统的运行或下达系统的控制指令,进行设备运行状况的实时监测、大型设施的远程操作和生产状况的动态分析等。
天然气长输气管线SCADA系统一般由分输站站控系统、截断阀室及调控中心组成,各站站控系统通过通讯系统与调控中心相连,构成生产过程本地站控系统监控与调度中心远程监控相结合的网络系统。
站控系统一般采用PLC控制单元作为数据采集、本地控制及远程数据通讯单元;截断阀室采用RTU作为测控终端;天然气计量采用天然气流量计算机;上位机操作界面采用组态软件为平台,能够显示所有工艺流程、过程参数、趋势图、监控主要设备运行状态和输气过程,完成报警和各种管理报表的打印以及数据的存储的功能。
调度中心由服务器、操作员工作站、工程师工作站以及网络通信设备等构成。服务器实时读取各输气站、截断阀室控制单元内的数据,并通过组态软件平台,显示各站的所有工艺流程、过程参数、趋势图,监控各站主要设备运行状态,打印各种管理报表以及存储各站主要的生产数据。
SCADA系统主要功能与实现:
一、输气站站控系统主要功能与实现
1、计量功能
SCADA系统通过流量计算机来满足天然气计量需要。流量计算机参数设置简单、透明,保证了计量的公平、公正、公开,并具有强大的通信接口,能够通过通信接口将差压、压力、温度、流速、累计流量等重要计量参数传输到上位机,并在上位机操作界面中显示,便于值班人员对计量过程的监控,并与SCADA系统进行连接。
2、报警功能
SCADA系统中采用声光结合的报警方式,并加以文字在操作界面的报警窗口加以说明,确保在第一时间通知值班人员报警产生的原因和位置,确保安全平稳生产。报警功能包括:站场可燃气体报警,进出站压力报警,计量支路差压值报警,重要电动球阀开关动作报警,计量仪表连接状态报警等。
3、趋势曲线功能
SCADA系统可提供各计量支路中的压力、差压、温度、瞬时流量计量参数和进出站压力等参数的趋势曲线,通过曲线可针对某时段具体分析天然气计量参数变化趋势,对分析输差,调配气量,检测仪表提供重要的辅助作用。
4、自动生成生产报表功能
系统可自动生成生产报表,报表内容包括重要电动球阀状态、各支路计量参数数值及进出站压力值等参数。作为生产重要资料,报表可按照规定时间连续保存,并能够根据实际需要调整保存时间。
5、人性化生产操作界面
SCADA系统可根据输气系统实际情况进行界面设计,具有简明、直观和便于操作的特点。可实时显示现场计量参数、进出站压力、进出站温度、电动阀状态等一系列重要生产数据,值班人员通过查看操作界面便可全面了解现场生产情况。同时,通过操作界面还可以对现场ESD系统进行控制,特别是在紧急事故发生时,值班人员在控制室里能够快速完成紧急切断阀的开关工作,提高了生产的安全系数。
6、参数设定功能
系统可提供天然气组分设定界面,通过计算机通信接口与流量计算机进行通信,直接将操作界面设定的参数写入流量计算机,完成流量计算机中的天然气组分设定。另外,系统还可提供压力变送器、温度变送器量程设定功能,实现根据变送器量程的改变重新设定系统内部参数,来确保变送器显示数值的正确性,满足生产需要。
7、安全可靠性
系统采用权限操作方式,即不同操作权限的操作人员只能操作本权限内的功能。通过权限设置,一方面,可以避免误操作对生产造成影响,另一方面,可以保证生产参数的安全性,确保正常生产。
二、截断阀室主要功能与实现:
1、现场数据的采集和处理功能
(1)数据采集:阀室RTU系统可存储压力、温度、流速、累计流量、故障参数等重要数据,同时也可将数据传输到调控中心,值班人员通过查看现场参数便可全面了解现场生产情况。
(2)现场处理:阀室截断阀可设定参数状态,根据管线的压降速度来判断工作状态,在紧急状态下自动关闭;还具有上、下游管道放空功能。
2、工艺系统监控功能
调控中心可通过RTU远程对截断阀室工艺系统进行监控,包括供电系统、阴极保护系统、可燃气体报警系统等,直观了解现场生产状态。
3、 报警功能
截断阀室报警功能与输气站站控系统报警功能相同。
4、远程控制功能
截断阀室可接受并执行调度控制中心下达的命令,进行时间、参数和程序的设定,主动数据招测上传显示等。在紧急状况发生时,值班人员在控制室里还可快速完成紧急切断阀的开关工作,提高管道安全系数。
三、调度中心的功能与特点:
调控中心是输气管道自动控制系统的调度指挥中心,可完成对管道全线的监控和运行管理等任务,其主要特点就是可实现远程的实时监控。
在调度中心的操作界面中可以实时读取SCADA系统网络范围内的所有站场的生产参数,并且可以通过点击各站图标,调出相应的操作界面进行监控和远程操作。通过调度中心操作系统,调度人员可以在第一时间,直观的了解到SCADA系统内任意输气站或阀室的运行情况,便于管理。另外,调度中心配有大容量硬盘阵列,可以长期保存历史数据。


 
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