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SCADA系統在天然氣長輸管線上的應用

 

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統,即數據采集與監控系統,是以計算機為基礎的生產過程控制與遠程調度相結合的自動化系統。
SCADA系統可實現實時采集現場數據,對輸氣管道全線進行本地或遠程的自動控制,對工藝流程進行全面、實時的監視,並為生產、調度和管理提供必要的數據等多方面功能。
SCADA系統作為控制管理核心,可實現負責氣量的調配,人員的協調,進行設備運行狀況的實時監測、遠程操作和生產狀況的動態分析等功能,可有效提高管理者的調度、管理水平及對突發事件的處理能力。
長輸管道不需要常規的運輸工具和設備,即可迅速、有效、大規模的將天然氣運輸到目的地,擔負向城市或地區的供氣任務,涉及國計民生和千家萬戶,一旦發生事故將造成很大的經濟損失和社會影響,因此必須保證其安全平穩、連續可靠運行。天然氣管道輸送過程中,工藝參數的實時監控制非常必要。借助SCADA系統即可實現數據采集與監控功能,建立起功能完善的調度管理體系;可將管線沿途各場站、閥室的重要數據通過通訊系統實時傳至調度控制中心,方便調度人員根據這些信息來監視、控制管道系統的運行或下達系統的控制指令,進行設備運行狀況的實時監測、大型設施的遠程操作和生產狀況的動態分析等。
天然氣長輸氣管線SCADA系統一般由分輸站站控系統、截斷閥室及調控中心組成,各站站控系統通過通訊系統與調控中心相連,構成生產過程本地站控系統監控與調度中心遠程監控相結合的網絡系統。
站控系統一般采用PLC控制單元作為數據采集、本地控制及遠程數據通訊單元;截斷閥室采用RTU作為測控終端;天然氣計量采用天然氣流量計算機;上位機操作界面采用組態軟件為平臺,能夠顯示所有工藝流程、過程參數、趨勢圖、監控主要設備運行狀態和輸氣過程,完成報警和各種管理報表的打印以及數據的存儲的功能。
調度中心由服務器、操作員工作站、工程師工作站以及網絡通信設備等構成。服務器實時讀取各輸氣站、截斷閥室控制單元內的數據,並通過組態軟件平臺,顯示各站的所有工藝流程、過程參數、趨勢圖,監控各站主要設備運行狀態,打印各種管理報表以及存儲各站主要的生產數據。
SCADA系統主要功能與實現:
一、輸氣站站控系統主要功能與實現
1、計量功能
SCADA系統通過流量計算機來滿足天然氣計量需要。流量計算機參數設置簡單、透明,保證了計量的公平、公正、公開,並具有強大的通信接口,能夠通過通信接口將差壓、壓力、溫度、流速、累計流量等重要計量參數傳輸到上位機,並在上位機操作界面中顯示,便於值班人員對計量過程的監控,並與SCADA系統進行連接。
2、報警功能
SCADA系統中采用聲光結合的報警方式,並加以文字在操作界面的報警窗口加以說明,確保在第一時間通知值班人員報警產生的原因和位置,確保安全平穩生產。報警功能包括:站場可燃氣體報警,進出站壓力報警,計量支路差壓值報警,重要電動球閥開關動作報警,計量儀表連接狀態報警等。
3、趨勢曲線功能
SCADA系統可提供各計量支路中的壓力、差壓、溫度、瞬時流量計量參數和進出站壓力等參數的趨勢曲線,通過曲線可針對某時段具體分析天然氣計量參數變化趨勢,對分析輸差,調配氣量,檢測儀表提供重要的輔助作用。
4、自動生成生產報表功能
系統可自動生成生產報表,報表內容包括重要電動球閥狀態、各支路計量參數數值及進出站壓力值等參數。作為生產重要資料,報表可按照規定時間連續保存,並能夠根據實際需要調整保存時間。
5、人性化生產操作界面
SCADA系統可根據輸氣系統實際情況進行界面設計,具有簡明、直觀和便於操作的特點。可實時顯示現場計量參數、進出站壓力、進出站溫度、電動閥狀態等一系列重要生產數據,值班人員通過查看操作界面便可全面了解現場生產情況。同時,通過操作界面還可以對現場ESD系統進行控制,特別是在緊急事故發生時,值班人員在控制室裏能夠快速完成緊急切斷閥的開關工作,提高了生產的安全系數。
6、參數設定功能
系統可提供天然氣組分設定界面,通過計算機通信接口與流量計算機進行通信,直接將操作界面設定的參數寫入流量計算機,完成流量計算機中的天然氣組分設定。另外,系統還可提供壓力變送器、溫度變送器量程設定功能,實現根據變送器量程的改變重新設定系統內部參數,來確保變送器顯示數值的正確性,滿足生產需要。
7、安全可靠性
系統采用權限操作方式,即不同操作權限的操作人員只能操作本權限內的功能。通過權限設置,一方面,可以避免誤操作對生產造成影響,另一方面,可以保證生產參數的安全性,確保正常生產。
二、截斷閥室主要功能與實現:
1、現場數據的采集和處理功能
(1)數據采集:閥室RTU系統可存儲壓力、溫度、流速、累計流量、故障參數等重要數據,同時也可將數據傳輸到調控中心,值班人員通過查看現場參數便可全面了解現場生產情況。
(2)現場處理:閥室截斷閥可設定參數狀態,根據管線的壓降速度來判斷工作狀態,在緊急狀態下自動關閉;還具有上、下遊管道放空功能。
2、工藝系統監控功能
調控中心可通過RTU遠程對截斷閥室工藝系統進行監控,包括供電系統、陰極保護系統、可燃氣體報警系統等,直觀了解現場生產狀態。
3、 報警功能
截斷閥室報警功能與輸氣站站控系統報警功能相同。
4、遠程控制功能
截斷閥室可接受並執行調度控制中心下達的命令,進行時間、參數和程序的設定,主動數據招測上傳顯示等。在緊急狀況發生時,值班人員在控制室裏還可快速完成緊急切斷閥的開關工作,提高管道安全系數。
三、調度中心的功能與特點:
調控中心是輸氣管道自動控制系統的調度指揮中心,可完成對管道全線的監控和運行管理等任務,其主要特點就是可實現遠程的實時監控。
在調度中心的操作界面中可以實時讀取SCADA系統網絡範圍內的所有站場的生產參數,並且可以通過點擊各站圖標,調出相應的操作界面進行監控和遠程操作。通過調度中心操作系統,調度人員可以在第一時間,直觀的了解到SCADA系統內任意輸氣站或閥室的運行情況,便於管理。另外,調度中心配有大容量硬盤陣列,可以長期保存歷史數據。

 
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