壓氣站裝上了“智慧大腦”

■ 丁嘉亦

隨著智能化水平的不斷提高，全自動化、數字化不斷走進人類生活，通過各種“思維”來應對世界變化。然而，就像人類的自主行為需要依托高度智慧的大腦一樣，中國石油壓氣站的智能化、類人化也需要一顆“智慧大腦”。

科普壓氣站

壓氣站是指裝有天然氣增壓設備的站場。在油、氣田內部設置的壓氣站稱礦場壓氣站，它將低壓天然氣增壓后送往氣體處理廠進行脫硫、脫水、脫二氧化碳，并回收液化石油氣、天然氣等，使氣體達到商品天然氣氣質要求。

長距離天然氣管道起點的壓氣站稱起點壓氣站，俗稱首站。它接收處理廠的商品天然氣，經除塵、計量、增壓后輸往下一站。中間壓氣站設于管道沿線，用以補充氣體沿天然氣管道流動時所消耗的壓力能，將天然氣按要求的流量輸至管道終點。

“壓氣站”是天然氣長輸管線的必備設備。通常，天然氣長輸管線每隔100至200公里設有一個由多臺壓縮機組構成的“壓氣站”。如同“心臟”，通過不斷加壓保證天然氣長距離輸送。

“智慧大腦”串聯多項新技術

在中國石油管道公司技術服務中心，為壓氣站配備“智慧大腦”的研究工作已開展了很長一段時間。讓壓氣站實現人工智能一鍵啟停一直是熱門話題，而技術服務中心的自動化技術人員就把這個想象中的愿景變為了現實。

在蓋州壓氣站，一名調度員輕松按了一下啟動按鈕，壓氣站便開始了正常運轉。 相比之下國內大多數壓氣站采用的是調度人員進行站場流程的導通、輔助系統的啟停等，要求調度人員數量充足、經驗豐富、技術水平高。這不僅需要啟動多臺機組，還需要人為判斷系統參數，步驟較多，相當繁瑣。

這就好像每天晚上下班回家，一進家門要先開燈然后再開電視再打開空調，需要一項一項完成。現在我們給這些電子設備安裝了一個“智能大腦”，只需要按一次按鈕就能同時打開家里所有的電子設備，省去了以往一項一項開啟的繁瑣程序。

如何串聯起這些輔助系統實現一鍵啟停？看似簡單，實際上包含了太多技術含量。做到一鍵啟站要求輔助系統及壓縮機單臺機組均能實現一鍵啟機功能，各種報警條件必須滿足要求，壓縮機控制系統和站控系統要進行深度融合，壓縮機負荷分配技術要保證多臺機組按順序啟動時的各種要求。

不僅如此，一鍵啟站還實現了多項技術創新，如模塊化編程，方便程序讀寫，提升程序編制效率，縮短了現場調試時間；還有站控系統架構優化；對照機柜上進線的模塊對機柜進行優化設計；建立了多臺壓縮機負責分配算法，使得機組通過自動加減載技術獲得動態的負荷平衡，為一鍵啟停站打下堅實的基礎。

蓋州壓氣站在國內長輸管道壓氣站領域，是首個實現管道控制系統軟件和硬件全面國產化的站場。PCS作為中石油自主研發的SCADA應用軟件，在蓋州站控系統得到了充分檢驗，單站管理點數達到5500點，畫面數量160余幅，其功能與可靠性完全滿足現場控制要求。另外，國產PLC也是首次在長輸管道壓氣站進行應用，開創了國內自主產權PLC在長輸管道壓氣站作為站控系統、壓縮機控制系統核心應用的先例。

“智慧大腦”是實現無人值守的基礎

給壓氣站植入一顆“智慧大腦”，并不是簡單意義上代替人的勞動，它既能對站場流程及壓縮機組啟停過程中的條件、過程變量和調節參數進行實時的客觀判斷和調節，又能降低因人為主觀錯誤判斷和失誤操作等導致的風險，提高壓氣站啟停過程的安全。

投產前進行氣體檢測

以往的人工啟停過程嚴重依賴有經驗的調度或操作人員，因為在啟動機器的過程中需要觀察油溫、壓力等各種參數變化，稍有不慎或者觀察不到就容易啟機失敗。給壓氣站加裝“大腦”后，所有需要調節的參數只需一名工作人員在調度室對著電腦遠程操控，真正意義上實現了一個鼠標就能解決的智能化。以前需要十個人花費一個小時完成的工作，現在只需要一個人花費一分鐘就能完成。一鍵啟停站就是實現天然氣長輸管道壓氣站無人值守功能的重要基礎。

事實上，選擇蓋州壓氣站作為一鍵啟停站技術的試點有著非常重要的意義。蓋州壓氣站工程是國家重點項目之一，也是解決華北地區“冬季氣荒”的民生工程。工程建成投產后對改善東北和華北天然氣供給矛盾、促進優化全國及區域天然氣管網系統的季節調峰起到應急保障作用。蓋州壓氣站推廣應用了國產新技術，不但提高了壓氣站的安全性，還大大節省了成本。相比進口設備來說，壓氣站控制系統全面國產化后綜合降本約30%，其中PLC硬件降本約40%，PLC軟件使用免費。我們在控制系統國產化實施過程中保證質量、兼顧降本，國產化的實施對工控系統的安全有著至關重要的作用。