原油長輸管道運行的自動化控制

王瑞紅 煙臺汽車工程職業學院

原油長輸管道運行的自動化控制

王瑞紅 煙臺汽車工程職業學院

原油長輸管道系統是一個復雜的連續的工作系統，傳統的生產方式依靠相關工作人員根據設備原始參數和經驗進行調試，確定最終的運行參數和流程?；陂L輸管道運行目前出現的生產和管理問題，建立了以SCADA（數據采集與監測控制）系統為核心，由信號采集、信號傳輸、信號分析處理三部分組成的自動化控制系統。采用自動化控制技術，不僅實現了計算機自動控制生產作業，而且使所有可監控項目長期地保持最佳運行參數和狀態，減少了人工勞動和人為操作的失誤，降低了事故風險。

原油長輸管道；信號采集；信號傳輸；自動控制

1 管道運行現狀

1.1 管道發展歷程

19世紀60年代，美國在賓夕法尼亞州建成了全世界第一條輸油管道，成為了世界商用長輸管道工業的開端。歷經150多年的發展，全世界管道鋪設總計已達230萬公里，遠遠超過世界鐵路現有里程，承載著世界范圍內經濟油流等流體的運輸，在世界經濟中起著舉足輕重的作用。目前，在歐美發達國家，管道網絡已經十分成熟，基本實現了所有原油運輸的管道化；但在亞非等地區，原油運輸工業發展還不完善，管道建設任重道遠。

我國使用管道運輸的歷史也比較早，可以將我國的長輸管道建設簡明地劃分為早期階段、中期階段、后期大發展階段。

（1）早期階段。早期階段指從世界首條輸油管道建成到20世紀70年代我國管道建設的啟蒙階段。70年代之前，我國工業基礎相對落后，相關技術都處于起步階段，我國只有三條長輸管道，而長輸管道總里程也僅有600km。這三條管道中最長的是1958年建設施工的克拉瑪依到獨山子的300km輸油管道，管徑只有159mm。進入60年代，又相繼建設了勝利油田東營至辛店的東辛線和大港油田大港至周李莊的大周線。

（2）中期階段。中期階段是指20世紀70年代到80年代中期，這一時期是我國管道建設的基礎階段。兩條以大慶油田為起點的輸油管道工程的上馬標志著我國管道建設進入了中期階段。這兩條線路分別是大慶—大連及大慶—秦皇島的輸油管道。這兩條輸油管線是我國當時最長的原油長輸管道，在中國管道史上具有十分重要的地位。隨后，在大慶—秦皇島一線的基礎上，又建設施工了秦皇島—北京輸油線路，全長350km，輸油管道直徑529mm，年輸能力750萬噸。這條線路的建設把大慶的原油成功運送到了北京；與此同時，1974年我國的原油長輸管道邁出了國門，從中國起至朝鮮止，鋪設了原油成品油同溝雙線管道，長度均為30km，原油管道直徑377mm，成品油管道直徑219mm。隨著國內各大油田陸續投入開發，我國的管道建設從東北蔓延到全國。在十年的時間內，相繼建成了多條管道線路，如圖1所示。在中期階段華東、華北、華中以及西北地區也相繼鋪設了基本的管道干線，全國原油管道運輸雛形基本形成。

圖1 中期階段原油長輸管道建設情況

（3）后期大發展階段。主要是指從20世紀80年代中期至今的整個發展階段。在中期階段管道干線雛形的基礎上，后期階段全國又建成了東黃復線、花格線、阿賽線等一大批具有高科技含量的原油長輸管道。后期大發展階段管道的建設極大地豐富了全國原油長輸管網，使我國的石油運輸穩步走向管道化、網絡化、高效化。

1.2 管道運行中的問題

原油長輸管道經歷了上百年的發展，技術趨向成熟，網絡逐漸完善，為國民生產生活帶來了極大的便利。但是管道本身技術復雜，管網所經區域自然人文環境不一，因此，長輸管道運行中依舊存在著各種各樣的問題，尤其是對自動化控制技術引進與加強的要求甚為迫切。原油長輸管道運行中的突出問題見表1。

表1 原油長輸管道運行中存在的問題

2 自動化控制

原油長輸管道系統是一個復雜的、連續的工作系統，傳統的生產方式依靠相關工作人員根據設備原始參數和經驗進行調試，確定最終的運行參數和流程?；陂L輸管道運行目前出現的生產和管理問題，建立了以SCADA（數據采集與監測控制）系統為核心，由信號采集、信號傳輸、信號分析處理三部分組成的自動化控制系統[1]。

2.1 信號采集

信號采集系統通過在場站、管線等位置安裝傳感器等數據采集設備，全天候監控計量設備、中轉聯合集輸管網等，并及時對所收集數據進行處理、編輯、上載數據庫。數據采集系統具有綜合分析實際生產狀態、及時調控、危險行為報警等諸多功能。信號采集設備主要包括壓力溫度變送器、電磁流量計、熱電阻、熱電偶、危險氣體警報器等，這些高性能的變送器及傳感器，經過改裝可很好地適應管道所經區域的自然及生產環境，為長輸管道運行提供安全可靠的保障。

2.2 信號傳輸

信號傳輸系統根據長輸管道運行實際情況以及自動化控制的需求，采用有線、無線傳輸方式相結合的方法：對于網絡線路鋪設較完善的區域，采用傳統的有線傳輸模式，保證數據穩定完整的傳輸；對于網絡線路鋪設欠完備、分散存在的場站等設備，采用無線傳輸模式，以實現最大范圍的數據收集。

2.3 信號分析處理

信號分析系統是自動化控制的核心。在長輸管道實際工作現場數據采集的基礎上，要對數據進行后續的審核、處理、上載等工作，這些數據主要包括場站和管線的生產數據，以及每項生產數據對應的生產制度參數等。數據處理的精確性直接關系到后續綜合分析的可靠性。在完成數據上載之后，計算機系統自動對數據進行實時分析和處理，及時發現異常數據并發出指令進行調整，使長輸管道長期保持安全穩定和最優的運行狀態。另外，各個管道運行管理部門還可根據自己的需要，對中樞計算機所獲得的數據進行分析匯總，生成生產運行報表，輔助管理者掌握即時生產運行信息，方便對長輸管道各個部門做出最優決策[2]。

原油長輸管道自動化控制系統發展迅速。從東部的大慶油田、勝利油田到中西部的新疆油田、長慶油田等，對其輸油管網的自動化建設，短短幾年時間，原油長輸管道的自動化控制系統已經遍布全國。采用自動化控制技術，不僅實現了計算機自動控制生產作業，而且使所有可監控項目長期地保持最佳運行參數和狀態，減少了人工勞動和人為操作的失誤，降低了事故風險。

3 結論

原油長輸管道運行系統是一個復雜的工作，該系統長期穩定安全運行是石油工業能夠科學、快速、高效發展的基本保障，因此，原油長輸管道運行的自動化控制研究工作具有重要意義。自動化控制技術不僅解決了長輸管道運行中長期存在的問題，而且解放了生產力，減輕了工人勞動強度，提高了生產精度，減少了因人工操作失誤引起的誤差，提高了管道運行效率，可保障原油長輸管道安全穩定運行。

[1]蒲前梅，王志華．原油長輸管道安全防護技術淺析[J]．油氣田地面工程，2009，28（11）：63-64．

[2]張青勇，畢建偉，康超，等．長輸天然氣管道安全運行管理淺析[J]．油氣田地面工程，2010，29（10）：77-78．

（欄目主持 李艷秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.005