天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)分析

陳楚怡

摘? 要：作為能源消耗和生產(chǎn)大國(guó)，我國(guó)油氣資源主要集中于華北、東北、西部地區(qū)，主要油氣使用區(qū)則為沿海及東部地區(qū)，因此我國(guó)建設(shè)有大量天然氣長(zhǎng)輸管道。為了保證天然氣長(zhǎng)輸管道較好地服務(wù)于天然氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)必須得到重點(diǎn)關(guān)注。基于此，該文簡(jiǎn)單分析了天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的職能，并深入探討了系統(tǒng)的建立路徑，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：天然氣長(zhǎng)輸管道? 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)? SCADA系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TE973 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）09（a）-0081-02

天然氣長(zhǎng)輸管道具備高效、迅速、規(guī)模經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，同時(shí)具備多起源輸送、多管多加壓、運(yùn)輸方便快捷特征，而為了保證天然氣長(zhǎng)輸管道較好服務(wù)于天然氣的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)必須得到重點(diǎn)關(guān)注，該文研究的現(xiàn)實(shí)意義可見(jiàn)一斑。

1? 天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的職能分析

1.1 組織職能

生產(chǎn)調(diào)度部門需通過(guò)天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的目標(biāo)和計(jì)劃制定，以此進(jìn)行各生產(chǎn)要素的綜合組織，并形成一個(gè)有機(jī)整體。組織職能需貫穿于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的全過(guò)程，主要內(nèi)容包括前期準(zhǔn)備、隊(duì)伍組建、生產(chǎn)運(yùn)行等。

1.2 管理職能

管理職能需基于生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具有權(quán)威性和強(qiáng)制性的管理操作，以此實(shí)現(xiàn)較為合理的工作人員調(diào)度安排。為保證生產(chǎn)調(diào)度部門能夠基于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高水平的調(diào)度管理，相關(guān)地位和權(quán)力的賦予必須得到重點(diǎn)關(guān)注[1]。

1.3 控制職能

為有效發(fā)揮控制職能，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)必須具備較高的監(jiān)督和控制能力。以此圍繞相關(guān)環(huán)節(jié)、部門以及重要活動(dòng)開(kāi)展嚴(yán)格的監(jiān)督與控制，各類資源的整合可由此獲得有力支持，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度水平也將實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)足提升。

1.4 服務(wù)職能

天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)還需要在生產(chǎn)過(guò)程中為各部門提供后勤保障服務(wù)，如水電、通信、財(cái)力、人力等方面的服務(wù)，生產(chǎn)調(diào)度有效性可得到較好保障。

1.5 協(xié)調(diào)職能

在社會(huì)化大生產(chǎn)的過(guò)程中，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)必須保證各環(huán)節(jié)、各部門的步調(diào)統(tǒng)一，因此系統(tǒng)必須較好服務(wù)于各方利益的協(xié)調(diào)，生產(chǎn)調(diào)度工作需由此及時(shí)、細(xì)致的開(kāi)展。

2? 天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建立路徑

2.1 生產(chǎn)調(diào)度體系建立

為有效發(fā)揮天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的職能，生產(chǎn)調(diào)度體系的建立必須得到重視，具體建立路徑如下：（1）調(diào)度組織網(wǎng)絡(luò)。需通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組織方式實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)輸管道的生產(chǎn)調(diào)度，并保證天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)至運(yùn)營(yíng)過(guò)程運(yùn)管的完善性。點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣屬于生產(chǎn)初期必須面臨的問(wèn)題，此時(shí)的調(diào)度手段往往較為單一，信息傳遞工具也較為簡(jiǎn)單，因此必須充分應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)和手段，以此保證管道網(wǎng)絡(luò)建設(shè)平衡性，網(wǎng)絡(luò)必須在其中充分發(fā)揮保障作用，以此滿足信息傳遞、生產(chǎn)順利進(jìn)行需要。（2）自動(dòng)化建設(shè)。天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度需全天候進(jìn)行，因此相關(guān)工作人員必須擁有較高的心理素質(zhì)，并對(duì)安全等方面存在高度重視，而為了減少失誤等問(wèn)題的發(fā)生幾率，需由多名調(diào)度人員負(fù)責(zé)工作，并加強(qiáng)自動(dòng)化層面的建設(shè)，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集、系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制、生產(chǎn)的科學(xué)指揮，生產(chǎn)調(diào)度的經(jīng)濟(jì)性、有效性可由此進(jìn)一步提升。（3）制度建設(shè)。天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度制度建設(shè)需基于24h工作制，并有針對(duì)性地建立輪換值班制度，以此滿足安全保障、生產(chǎn)責(zé)任履行需要。此外，還應(yīng)結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)有針對(duì)性地建設(shè)生產(chǎn)會(huì)議制度、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度制度、崗位系統(tǒng)責(zé)任制度，以此實(shí)現(xiàn)專人專責(zé)，生產(chǎn)調(diào)度的有序進(jìn)行即可獲得有力支持[2]。

2.2 SCADA系統(tǒng)的引入

2.2.1 實(shí)例概況

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，該文選擇了某天然氣主干線作為研究對(duì)象，管道主干線全長(zhǎng)約250km，設(shè)計(jì)輸氣量為每年30億m3，管徑、設(shè)計(jì)壓力分別為711mm、6.3MPa。全線共存在5座輸氣站場(chǎng)，為滿足生產(chǎn)調(diào)度需要，研究對(duì)象天然氣主干線基于SCADA系統(tǒng)建立了天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)由5座站控系統(tǒng)和1座調(diào)控中心系統(tǒng)組成，采用了客戶服務(wù)器技術(shù)（分布式處理），同時(shí)繼承了管道高級(jí)仿真應(yīng)用軟件，數(shù)據(jù)通道選用同溝敷設(shè)的光纜。在SCADA系統(tǒng)支持下，站控系統(tǒng)與調(diào)控中心系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)得以順利實(shí)現(xiàn)，其同時(shí)具備可燃?xì)怏w監(jiān)視、管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)監(jiān)視、電動(dòng)球閥和調(diào)壓閥控制以及強(qiáng)大的報(bào)警功能，在監(jiān)控?cái)z像頭的支持下，SCADA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)全天候的生產(chǎn)重要部位監(jiān)視與管道輸氣仿真，該系統(tǒng)具備的強(qiáng)大擴(kuò)展功能也能夠?yàn)樘烊粴忾L(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的發(fā)展完善提供支持，自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)記錄、自動(dòng)報(bào)警等功能在其中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用[3]。

2.2.2 系統(tǒng)功能及構(gòu)成

天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的最高控制層為調(diào)控中心，整個(gè)管道的控制和管理均由其負(fù)責(zé)。調(diào)控中心由投影儀工作站、培訓(xùn)工作站、模擬仿真工作站、調(diào)度員站、操作員站、工程師站組成，整體系統(tǒng)的管理由工程師站負(fù)責(zé)，但其不參與具體的生產(chǎn)運(yùn)行管理，僅負(fù)責(zé)基于生產(chǎn)需要的維護(hù);調(diào)度中心大屏幕的控制由投影儀工作站負(fù)責(zé)，各站監(jiān)視終端的顯示也由其負(fù)責(zé);模擬仿真服務(wù)器與模擬仿真工作站需實(shí)現(xiàn)緊密配合，為實(shí)現(xiàn)天然氣長(zhǎng)輸管道的模擬仿真，還需得到管道高級(jí)仿真應(yīng)用軟件的支持，以此為生產(chǎn)調(diào)度工作提供依據(jù)。

配備互為冗余的實(shí)時(shí)服務(wù)器2臺(tái)以滿足調(diào)控中心運(yùn)行需要，同時(shí)安裝Versant對(duì)象實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，各個(gè)輸氣站服務(wù)器的生產(chǎn)數(shù)據(jù)讀取和發(fā)送采用TCP/IPLAN（SCADA系統(tǒng)），因此調(diào)控中心還具備歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能;調(diào)控中心還配有安裝Oracle歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái)，以此存儲(chǔ)和管理歷史數(shù)據(jù);為滿足系統(tǒng)生產(chǎn)信息的對(duì)外發(fā)布需要，配置有Web服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)的支持下，Web服務(wù)器能夠與2臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器（SCADA）實(shí)現(xiàn)不間斷的通信，掃描參數(shù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)可由此實(shí)現(xiàn)，用戶對(duì)相關(guān)信息的瀏覽訪問(wèn)也能夠在WEBSERVER支持下得以實(shí)現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步，采用了內(nèi)置FEP通訊前置的設(shè)計(jì)，通過(guò)NTP協(xié)議與GPS系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)，即可保證整個(gè)天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)各部分時(shí)間同步處于10ms內(nèi)。

2.2.3 站控系統(tǒng)功能及構(gòu)成

該系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、IO設(shè)備、流量計(jì)算機(jī)、PLC（互為冗余）組成，PLC為整個(gè)系統(tǒng)的核心，由此定期掃描IO設(shè)備和流量計(jì)算機(jī)，即可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取，數(shù)據(jù)可由網(wǎng)絡(luò)傳輸至調(diào)控中心和操作站。采用雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的PLC，以滿足控制命令的傳遞需要，系統(tǒng)的可靠性也能夠由此得到保障，PLC的型號(hào)為Quantum系列的67160，由施奈德生產(chǎn)。此外，電源模塊、PLC內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)模塊同樣采用了冗余配置設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)的掃描速率高達(dá)0.3ms/K;采用1臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)作為操作員站，組態(tài)基于各個(gè)站的生產(chǎn)與工藝進(jìn)行。通過(guò)與PLC通信，操作員站可發(fā)送指令并獲取生產(chǎn)信息，也能夠根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄、現(xiàn)實(shí)進(jìn)行生產(chǎn)狀況的判斷;采用超聲波流量計(jì)作為流量計(jì)算機(jī)，IO設(shè)備主要連接現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)調(diào)壓閥、電動(dòng)球閥、溫度變送器、壓力變送器。

3? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)存在較高現(xiàn)實(shí)意義，在此基礎(chǔ)上，該文涉及的生產(chǎn)調(diào)度體系建立、SCADA系統(tǒng)的引入等內(nèi)容，則提供了可行性較高的系統(tǒng)建設(shè)路徑，而為了更好地發(fā)揮系統(tǒng)效用，系統(tǒng)的日常管理、狀態(tài)化檢修同樣需要得到重視。

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