油氣管道儀表自控系統的全生命周期管理

賈立東　尤小東　張玉蛟　王輝　唐巖

1中國石油天然氣股份有限公司管道分公司生產處2中國石油天然氣股份有限公司管道分公司長慶輸油氣分公司3青海油田采油二廠　4中國石油天然氣股份有限公司管道分公司加格達奇輸油氣分公司

油氣管道儀表自控系統的全生命周期管理

賈立東1尤小東2張玉蛟1王輝3唐巖4

1中國石油天然氣股份有限公司管道分公司生產處2中國石油天然氣股份有限公司管道分公司長慶輸油氣分公司3青海油田采油二廠4中國石油天然氣股份有限公司管道分公司加格達奇輸油氣分公司

當前SCADA系統已在長輸油氣管道獲得廣泛的應用，中國石油集團公司運行的長輸管道基本都納入了北京油氣調控中心集中控制，充分體現了自動化技術的優勢。隨著管道自動化程度的不斷提高，管道建設密度不斷加大，如何在設計、建設施工、運行管理等方面把好質量關，保證管道建成后正常運行成為自動化管理的主要目標。根據目前的管理經驗，應做好油氣管道自動化系統的設計管理、工程建設管理、運行管理三方面工作。

油氣管道；自動化系統；EPC建設模式；管理；檢測

隨著長輸油氣管道的建設和發展，國內油氣輸送骨干網已基本形成，部分地區的聯絡管線已比較完善[1]。當前SCADA系統已在長輸油氣管道獲得廣泛的應用，中國石油集團公司運行的長輸管道基本都納入了北京油氣調控中心集中控制，充分體現了自動化技術的優勢[2-3]。如何在油氣管道EPC建設模式下做好自動化系統的管理、確保管道的平穩高效運行，是油氣管道自動化管理的重點。根據目前的管理經驗，應做好油氣管道自動化系統的設計管理、工程建設管理、運行管理三方面工作。

1　自動化系統設計管理

在油氣管道EPC建設模式下，項目建設單位按照合同約定對工程建設項目的設計、采購、施工、試運行等實行全過程或若干階段的承包[4]。通常在總價合同確定的前提下，對所承包工程的質量、安全、費用和進度負責。因此，在設計的各個階段，管道運行單位都應該參與管道的自動化系統相關方案的確定[5]。

在可行性研究階段，運行單位要根據管道預期運行的方式、輸量、設備選型、資金投入等情況，對可研方案進行評審，構造出自動化系統的層級、管道控制的數據流向以及控制級別。在確定控制層級和方式的基礎上，對通信質量提出要求。

在初步設計階段，運行單位根據確定的工藝方案及流程，提出配套的控制要求。對基于等壓頭設計的管道，應在管道水力分析的基礎上進行各站場不同等級壓力保護定值的確定，完善進站、出站壓力保護的執行內容，核實分輸管道、注入管道的配套控制原則。對基于事件預控設計的管道，應確定水擊超前保護實現的方式、水擊保護通信方式及要求、泄壓系統的定值。在此階段需要對操作原理進行詳細審查，確定輸油泵、壓縮機、調節閥、變頻器等主要設備的控制方式和控制邏輯，以及計量回路、過濾器回路、調壓回路等自動切換和保護的邏輯，對各站場的數據流向及傳輸內容進行完善。

在采購階段，運行單位需要根據管理和控制要求，對要采購的各類儀表（變送器、執行機構、液位計、流量計等）、SCADA系統、站控系統、泄漏監測系統等技術規格書和數據單進行審核，提出詳細的技術要求和技術指標，以避免采購的設備不滿足控制要求。

在施工圖階段，運行單位應根據現場實際的情況（如征地、供電、建筑空間、已有設備及管道敷設情況等）對控制室的設置、機柜間的預留、電纜走向等進行逐一核對。

2　自動化系統工程建設管理

2.1制定企業標準指導施工

制定控制機柜集成及安裝標準、竣工驗收及測試標準，分別對現場布線、機柜集成、功能測試、現場調試等方面進行規范，在遵守國標和行標的基礎上，把企業標準中更加嚴格和細致的規定用于工程項目管理。

2.2采用自動化系統技術監理制度監管施工過程

任何管道工程的驗收、調試、運行檢測中，所看到的都是自動化程序實現的功能，都是顯而易見的設備動作和控制。而其真正的核心內容，比如內部的控制程序、邏輯的合理性、程序的規范性、程序漏洞等都無法驗證。自動化系統工程在整個管道工程中就是“黑匣子”工程，是徹底的“隱蔽工程”。在工程建設和移交過程中，始終沒有涉及對其內核的驗證。自動化系統的內核對于管道生產來說非常重要，程序編制質量的高低決定了管道控制的安全性、可靠性和有效性。

由于專業性和技術性太強，需要派自動化技術專業人員到工程現場，制定技術監理方案。在工廠集成、實驗室編程、控制機柜集成、工廠測試與驗收、現場調試與驗收、交接測試與驗收多個階段進行技術把關；對控制程序進行規范、指導和測試，對機柜集成存在的問題進行監督整改；對實驗室測試和現場測試方案進行審查；對調試存在的問題進行跟蹤；對交接驗收進行驗證，對交接資料進行規范；監督系統集成商按照工程計劃進度完成相應的工作任務。

技術監理工作作為一個開創性的模式參與到管道建設中，在管道建設期間能將自動化系統的硬件和控制程序規范化和標準化，對保證工期具有極大的促進作用。

2.3PLC程序模塊化編程

過去的項目PLC控制程序由不同的系統集成商完成，所編的PLC控制程序方法不一，對運行維護人員讀程序、改程序造成了嚴重的影響，為此對自動化工程提出了模塊化編程的要求。要求各集成商在PLC程序編制過程中對同一類設備（如閥門、輸油泵、調節閥等）的控制編制標準子程序，其他設備使用時直接調用，同時對于程序及數據點的命名，數據點的類型、注釋等提出了統一的標準。這樣既簡化了程序編制過程，減少了多余的程序代碼，使程序的結構更加清晰，又提高了程序的可讀性和標準化程度，便于日后的運行和維護。

2.4嚴格要求自動化工程的竣工驗收和資料移交

為了解決管道投產運行后長期缺乏維護資料的問題，制定了竣工資料驗收及交接的制度，在投產運行權移交后逐步對自動化系統工程的功能進行測試驗收，收集最終的系統資料，以便于開展正常的運行維護。將自動化系統工程的驗收分為工廠驗收、現場驗收、交接驗收和竣工驗收共四個階段，在每個階段對相應的工程量進行驗收，對相應的問題整改情況進行驗證，同時移交相應的工程資料。自動化系統工程的竣工驗收早于整個管道項目的竣工驗收，其時間確定在管道正常投產運行72h后的一個月內進行。

3　自動化系統運行管理

3.1定期維護和年度測試

管道在正常投運后，自動化系統的主要工作是日常保養、測試和故障處理。運行的管道自動化系統維護標準分為日常維護、1個月維護、6個月維護、12個月維護。其中日常維護由輸油氣站運行人員開展；1個月維護由站場所屬分公司的維（搶）修隊進行維護；6個月和12個月維護由所屬分公司的生產科組織分公司的維護力量開展。每3年對站場控制功能測試一次，每年對RTU閥室進行一次遠程開關測試。每年的檢測與控制中心的聯合測試同步進行，并對現場儀表進行校準和檢定，以保證采集數據的準確性。

3.2定期檢測與評估

為確保自動化系統安全運行，每3～5年對運行管道的自動化系統進行一次檢測，評估其完好性、完整性、符合性、功能性等，對存在的問題提出建議，并將檢測評價結果和建議作為下年投資的依據，從而能徹底地對存的問題進行問題整改。對于新建管道，在投產后次年進行檢測，以確認建設工程的質量，并將檢測發現的問題提交建設單位進行整改。

4　結語

針對管道自動化系統的設計管理、工程建設管理、運行管理三個方面存在的不足展開深入分析并制定對策，至今已取得了多項成果，避免了很多因施工質量問題的重復投資。但在EPC建設模式下，應通過積極的溝通，使運行單位和建設單位能夠在建設期間建立有效的協調機制，確保運行單位的深入參與并保障工程的預期進度。

[1]黃維和．油氣管道輸送技術[M]．北京：石油工業出版社，2012：1-3.

[2]溫建．原油長輸管道SCADA系統維護內容及要點淺析[J]．化工自動化及儀表，2011，38（10）：65-68.

[3]黃東潮，袁滿倉，金翔龍．天然氣長輸管道SCADA系統[J]．油氣田地面工程，2011，30（5）：69-70.

[4]馬向民，張翼，劉向榆，等．淺議EPC總承包模式在中國石油工程建設體系中的應用[J]．中國科技信息，2006（8）：81-82.

[5]劉俊發．工程項目管理模式實施中存在的問題及其發展趨勢[J]．科技情報開發與經濟，2005，15（11）：5-6．

（0316）2170474、gdcqjld@petrochina.com.cn

（欄目主持焦曉梅）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.12.025

賈立東：工學學士學位，2005年7月畢業于中國石油大學（華東），從事儀表自動化技術管理、新技術推廣等工作。

2015-03-27