彩南綜合型輸油氣站控系統改造與優化

尤立華 （新疆油田油氣儲運分公司，新疆 克拉瑪依 834002）

彩南綜合型輸油氣站控系統改造與優化

為滿足油氣站場工藝改造的要求，站控系統也面臨擴容或改造的問題。本文通過對彩南站輸油氣綜合站控系統的介紹，對改造方案的優化設計，系統性能、配置以及改造時的注意事項逐步進行了闡述。系統的成功投用和穩定運行也為以后的改造項目提供了寶貴的借鑒意義。

綜合站控系統；改造；優化

隨著輸油氣站場工藝管網、設備設施的更新、擴容，與之相應的自動化系統也在不斷擴展和新增，因此出現了一個站場擁有幾個不同功能自控系統的局面，但在系統的種類、規模、結構上大都存在相似之處，需要將站內這些自控系統進行整合，對結構和功能進行優化與完善，搭建起一個統一的輸油氣綜合自控系統。本文以新疆油田油氣儲運分公司彩南站為例，對站內原油和天然氣自控系統整合與實踐情況進行闡述。

1 整合對象

1.1 彩南站原油、天然氣自控系統簡介

油氣儲運公司彩南站位于古爾班通古特沙漠腹地，與新疆油田彩南作業區相鄰。管轄著石—彩、彩—火兩條原油管道以及彩石克Φ610、彩—石氣線、滴西10氣線、彩烏氣線四條天然氣管道。是一座集增壓、輸油輸氣、油氣計量交接為一體的多功能綜合站隊。站內管轄設備種類較多，工藝結構復雜。其中，3臺KSB外輸泵和2臺喂油泵為主要的輸油設備，2臺摩托壓縮機、2臺螺桿式空壓機以及分離器、換熱器、干燥塔、加熱爐、調節閥等主要增壓、輸氣設備。結合生產工藝特點，在原油外輸儀控室設置一套數據采集系統，在增壓站儀控室分別設置一套壓縮機DCS系統和一套彩烏、彩石克天然氣外輸自控系統。

1.2 整合前現狀

由于原油、天然氣生產工藝是在不同時期組建完成，因此，三套控制系統分別在不同時期調試完成，執行不同的控制任務，相互獨立，詳細情況如表1所示。特別值得一提的是壓縮機DCS系統是1986年投運的橫河μxL DCS系統，該系統已運行25年，雖然依舊能正常運行，但系統部件都已老化，配件已停產，為日常維護帶來困難。從自動化系統的整體架構考慮，需要建立起一套新的站控系統，將原有三套系統的功能任務整合到新系統中，涵蓋整個站場輸油輸氣工藝，滿足生產運行的各項要求。

表1 彩南站不同時期組建的控制系統

2 站控系統的優化設計

在站內儀控室新建一套輸油氣綜合PLC系統，包括主站與從站。主站設在天然氣輸送儀控室，由CPU機架及擴展I/O機架構成，主要負責壓縮機與外輸控制。從站設在原油外輸儀控室，為遠程I/O機架，主要負責原油的加熱與外輸控制。新系統與調控中心進行通訊，所有數據進到實時數據庫和生產指揮系統中，達到遠程監控的目的[3]。

2.1 主要改造內容

壓縮機DCS系統是原有三套系統中的重要組成部分，也是此次新建系統中主要改造內容。新建PLC系統中關于壓縮機部分的監測及控制內容如表2所示。

表2 壓縮機監測及控制內容

2.2 站控系統的性能

新建的站控系統選用羅克韋爾自動化公司AB ControlLogix PLC產品，具有熱備冗余功能。控制功能包括原有三套系統的功能，并新增原油外輸工藝電動閥的控制和加熱爐監視保護功能。整套站控系統由上位監控和現場自控兩級控制網絡構成。上位監控級由操作站、工程師站構成，通過冗余以太環網與現場自控設備通訊。現場自控級由ControlLogix系列冗余PLC構成。

站控系統設置操作員站、工程師站，實現對現場所轄設備集中監視、控制和管理。操作員站、工程師站上安裝GE Fanuc的iFIX系統，對現場情況、設備運行狀況、設備保護等參數的采集、處理、調節控制則由現場設備完成，各PLC、工作站的通訊采用以太網通訊[1]，同時系統配置了Modbus 485端口，通過該端口可與現場流量計相互通訊。

2.3 站控系統的配置

將站控系統的核心部分設在主站，包括2臺1756-L61處理器、2臺7槽處理器機架，互為熱備冗余、雙網雙處理器結構、開放式網絡、支持TCP/IP協議。負責整個站控油氣輸送控制任務。此外還包括3臺13槽本地I/O擴展機架，負責主站天然氣增壓以及外輸的各項監控任務。I/O模板選用1756-IF8、1756-OF8、1756-IB16、1756-OB16E、1756-IR6I，通訊模塊采用Modbus MVI56-MCMR。從站與主站通過控制網通訊，主要設備為2臺13槽遠程I/O擴展機架，I/O模板選用1756-IF8、1756-IB16、1756-OB16E、1756-IR6I，主要負責原油加熱和外輸監測。

站控計算機為3臺DELL OPTIPLEX780，酷睿2四核處理器2.93GHz。其中一臺作為工程師站，HMI軟件為iFIX Plus SCADA Unlimited Development (M4 Part)，負責整個站控系統的監控。其余兩臺作為操作員站，HMI軟件為iFIX iClient Runtime (M4 Part)，分別放置在天然氣和原油儀控室負責監控操作。

2.4 站控系統框圖（如圖1所示）

圖1 彩南站新建站控系統圖

3 注意事項

在系統改造方案的編制中，需要從生產、安全、經濟、擴展等環節全面考慮，在不影響正常生產的同時安全平穩地進行系統改造。

3.1 生產因素

系統改造時，為保證生產不受影響，將自動控制系統全部降為數據采集系統。設備均為就地或現場控制。依據設計圖紙將儀表、設備信號逐點接入新系統內，檢查數據準確性，保證各項生產數據無擾動遷移至新系統中。

3.2 安全因素

為保護新系統內主要設備不受損壞，對AI、AO、RTD、DI、485通訊信號均配置防浪涌保護器，對DO信號配置繼電器，將系統與現場設備隔離。對系統內24V、220V電源也配置相應的防浪涌保護器，將220V電源防浪涌保護器接入系統動力電源，保護系統內設備不受電源的沖擊，將24V電源防浪涌保護器連接到24V電源出口，防止從現場竄入的大電流、大電壓對系統內設備的沖擊。[2]

3.3 經濟因素

新的站控系統涵蓋站內輸油、輸氣兩種工藝，按照“操作分開、獨立運行”的設計原則，將綜合站控系統分為主、從站，既保證了系統的統一性又方便站內生產運行。

3.4 擴展因素

考慮到站內新工藝的延伸和備用信號通道的冗余，在I/O模塊、通訊模塊的數量和防浪涌保護器、端子、剩余空間的預留方面都有充分的考慮，配置數量中含有裕量，便于系統日常維護和擴容。

4 結語

綜合站控系統自調試投用以來，經過兩年的穩定運行，目前狀況良好。為類似于彩南站這樣多功能站隊自控系統的建立提供了寶貴的借鑒意義，也為復合型油氣站點自控系統的改造優化提供了參考實例。

[1] 趙國敏, 王向明, 張少仲. SCADA系統在天然氣管道工程中的應用[J]. 油氣田地面工程, 2008, 27(6): 60 - 62.

[2] 李文杰. 淺談如何構建原油儲運SCADA系統[J]. 油氣田地面工程, 2009, 28(5): 56 - 57.

[3] 吳愛國, 何信. 油氣長輸管道SCADA系統技術綜述[J]. 油氣儲運, 2000, 19(3): 43 - 46.

圖1 面向勞動密集型的柔性生產線

4.2 3D打印自組裝生產線（如圖2所示）

圖2 3D打印自組裝生產線

圖3 快速柔性定制生產線

4.3 快速柔性定制生產線（如圖3所示）

5 結語

隨著我國智能制造裝備的發展深度和廣度日益提升，以新型傳感器、智能機器人、自動化成套生產線為代表的智能制造裝備產業體系初步形成。但作為一個正在培育的新興產業，仍存在技術創新能力薄弱、產業規模小、基礎薄弱、缺乏核心競爭力等問題。

作為未來制造業的發展趨勢，大力培育和發展新一代智能機器人技術和產業對于加快制造業轉型升級，提升生產效率、技術水平和產品質量，降低能源資源消耗，實現由“中國制造”向“中國智造”轉變具有重要意義。

（文章整理自張新華在“2015國家智能制造新年論壇”上的大會報告）

Cainan Integrated Oil and Gas Station the Transfornation and Optimization of the Control system

To meet the requirements of oil and gas station modification, its control system also faces the problem of expansion or reconstruction. By using the Cainan integrated oil and gas station control system as example, this article introduced the optimization of retrofit scheme design, system performance, configuration, and the points for attention during the transform gradually. The successful putting-in-service and stable operation provides the valuable reference for the renovation project.

Integrated station control system; Transformation; Optimization

B

1003-0492(2015)05-0104-03

TP273

尤立華 （新疆油田油氣儲運分公司，新疆 克拉瑪依 834002）

尤立華（1978-），女，新疆人，本科，2002年畢業于西南石油學院，現就職于新疆油田油氣儲運公司信息檔案管理站自動化室，從事油氣儲運自動化工作。