天然氣管道輸送自動(dòng)化與工藝自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展探析

蔣雙彥，王志紅

(烏魯木齊泰迪安全技術(shù)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 我國(guó)天然氣運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

眾所周知，我國(guó)天然氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)研究發(fā)展起步較晚，在線(xiàn)上控制、現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)等方面與國(guó)外西氣東輸?shù)陌l(fā)達(dá)技術(shù)相比存在一定差距，管道實(shí)際工作數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)參數(shù)存在或多或少的偏差。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間分類(lèi)研究以及管道動(dòng)態(tài)仿真技術(shù)的不斷試驗(yàn)下，對(duì)新技術(shù)的研發(fā)與優(yōu)化有了顯著的提升。主要包括：目前SCADA 系統(tǒng)可進(jìn)行對(duì)天然氣管道運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控與采集，初步實(shí)現(xiàn)天然氣管道的工作自動(dòng)化處理[1]。而由于我國(guó)各地區(qū)地貌氣候、天然氣儲(chǔ)藏環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，且覆蓋區(qū)域零散，導(dǎo)致一套體系無(wú)法落實(shí)到各地，對(duì)天然氣管道的工程建設(shè)相對(duì)造成許多問(wèn)題。當(dāng)前我國(guó)天然氣管道的運(yùn)營(yíng)維護(hù)大部分工作都交由傳統(tǒng)的人工檢測(cè)與半自動(dòng)化技術(shù)的協(xié)同進(jìn)行，由于綜合成本問(wèn)題，傳統(tǒng)技術(shù)方法顯而易見(jiàn)無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前對(duì)管道的運(yùn)營(yíng)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，因此管道運(yùn)營(yíng)維護(hù)相關(guān)技術(shù)也逐步向全自動(dòng)化或大部分自動(dòng)化拓展。以此可有效節(jié)省人力資源、資金的投入，為管道運(yùn)輸工作提供可靠的安全保障。隨著人工智能技術(shù)的到來(lái)，我國(guó)天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)即會(huì)更上一層樓。

2 天然氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用關(guān)鍵

2.1 硬件管理組織結(jié)構(gòu)的完善

確保管道運(yùn)輸自動(dòng)化開(kāi)展的順利進(jìn)行，首先即是對(duì)顯性硬件結(jié)構(gòu)組織的完善[2]。深入了解天然氣運(yùn)輸自動(dòng)化管理技術(shù)所需的硬性條件，對(duì)工作現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)組織進(jìn)行相應(yīng)的問(wèn)題挖掘、優(yōu)化，為之后所開(kāi)展的實(shí)際傳輸作業(yè)鋪好順利安全開(kāi)展的基石。唯有在先進(jìn)的技術(shù)支持、有效的結(jié)構(gòu)組織保障下，才能切實(shí)保證運(yùn)輸?shù)男逝c質(zhì)量。同時(shí)還需要對(duì)自動(dòng)化管理系統(tǒng)所投入的成本進(jìn)科學(xué)合理的計(jì)算與分配，資金運(yùn)作與功能開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)兩不誤。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)備的優(yōu)化可有效減少運(yùn)輸距離，控制綜合成本，采用更科學(xué)合理的運(yùn)輸模式進(jìn)行工作的高效、順利、安全開(kāi)展。

2.2 軟件程序管理系統(tǒng)的優(yōu)化

硬性條件功能的實(shí)現(xiàn)需在終端的軟件系統(tǒng)控制下完成。天然氣管道運(yùn)輸軟件系統(tǒng)的建設(shè)工作，通常根據(jù)各地的生產(chǎn)功能做出區(qū)域性的劃分，以此有效減少總控軟件的工作任務(wù)量[3]。在總控系統(tǒng)之下建立分級(jí)子系統(tǒng)，對(duì)管道運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)性的捕捉，將所捕捉數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳播反饋至總控中心進(jìn)行分析。軟件與硬件的交互設(shè)計(jì)，是維護(hù)管道自動(dòng)化工作的基礎(chǔ)，在軟件建設(shè)、硬件實(shí)際運(yùn)營(yíng)的維護(hù)框架中，需對(duì)管道運(yùn)輸?shù)氖褂霉δ芴匦赃M(jìn)行具象化的圖文、音頻、視頻等形式進(jìn)行輸出，作后續(xù)研究參考，根據(jù)不同的地貌特征確定切實(shí)、科學(xué)、高效的控制管理方案。

3 促進(jìn)長(zhǎng)輸天然氣管道中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的相關(guān)策略

3.1 管理體系的不斷完善優(yōu)化

管道運(yùn)輸系統(tǒng)雖然結(jié)合自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行，但涉及內(nèi)容始終繁雜，包括分輸站、壓氣站、儲(chǔ)氣站、開(kāi)采輸送、綜合管理等等方面，給管理工作產(chǎn)生不小的難度。傳統(tǒng)管理方式由于上文提到的區(qū)域性劃分而進(jìn)行分布式管理，各個(gè)單位、各個(gè)流程均設(shè)置負(fù)責(zé)人與檢驗(yàn)員，并制定責(zé)任主體制。而不管是其中任意一個(gè)部門(mén)、一道工作流程出現(xiàn)意外問(wèn)題，囿于連帶性因素而無(wú)法立刻調(diào)整解決，給整個(gè)供應(yīng)系統(tǒng)的安全性、運(yùn)輸質(zhì)量造成極大的影響。同時(shí)產(chǎn)生意外問(wèn)題后編制的工作報(bào)告，按逐級(jí)上交的方式反應(yīng)，獲得上級(jí)允許才能進(jìn)行處理，從問(wèn)題的產(chǎn)生到解決整個(gè)周期過(guò)于繁瑣。而應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)將各級(jí)部門(mén)整合為一個(gè)單元局域網(wǎng)，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)分級(jí)管理，有利于集中管理體系的實(shí)施。當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)任何問(wèn)題，將數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)傳輸至總控中心，根據(jù)數(shù)據(jù)與工作人員的反饋即時(shí)分析，迅速制定改善方案，促使現(xiàn)場(chǎng)管理人員的盡快處理以疏通整段傳輸工作。因此自動(dòng)化管理技術(shù)的運(yùn)用有利于整個(gè)管理體系的升級(jí)優(yōu)化，使得信息的傳輸更加靈活、便捷、高效，繼而提高工作效率與質(zhì)量。

3.2 完善并加強(qiáng)應(yīng)急處理系統(tǒng)

天然氣運(yùn)輸過(guò)程中本身具有易燃易爆的危險(xiǎn)性，傳輸危險(xiǎn)程度較高且由于各地區(qū)環(huán)境問(wèn)題而難以掌控，風(fēng)險(xiǎn)隱患始終存在。因此對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管控體系的不斷完善是工作核心之一，對(duì)各個(gè)流程存在的風(fēng)險(xiǎn)隱患進(jìn)行評(píng)估分析，根據(jù)其站點(diǎn)情況建立立體化的風(fēng)控體系，以杜絕意外情況的發(fā)生為原則，提高整段工作的安全性。例如運(yùn)輸工作自動(dòng)化管理過(guò)程中需對(duì)各個(gè)管道的位置坐標(biāo)、設(shè)計(jì)/運(yùn)行參數(shù)、故障記錄、維護(hù)記錄等必要數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、分析，并分析對(duì)事故發(fā)生的后果、對(duì)周?chē)苍O(shè)施造成的影響，將其作為警示的參考數(shù)據(jù)。一旦發(fā)生火災(zāi)、爆炸等事故，總控中心應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急處理機(jī)制，按照規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)執(zhí)行：按照事故上報(bào)情況連線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)事故的發(fā)生狀態(tài)進(jìn)行即時(shí)分析，迅速計(jì)算可能造成的損失后果，根據(jù)站點(diǎn)實(shí)際情況制定處理方案，最快程度、最大范圍的降低損失。其次根據(jù)危險(xiǎn)程度與影響后果模擬劃分危險(xiǎn)區(qū)域，做好人員的最快撤離工作。每次事故的發(fā)生必須進(jìn)行原因分析、解決方案、解決成效的記錄，對(duì)事故發(fā)生所在地的各類(lèi)影響因素如地質(zhì)、硬件等等進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)分析，避免事故的二次發(fā)生。

3.3 自動(dòng)化技術(shù)不斷創(chuàng)新的意識(shí)保持

除了對(duì)現(xiàn)存自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，還應(yīng)建立對(duì)技術(shù)研發(fā)自主創(chuàng)新的意識(shí)及機(jī)制。我國(guó)目前對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的設(shè)計(jì)雖然參考了西方發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，可由于我國(guó)地域環(huán)境的復(fù)雜性，在實(shí)際應(yīng)用中仍舊存在許多技術(shù)不匹配的問(wèn)題。天然氣管道的設(shè)計(jì)維護(hù)、自動(dòng)化技術(shù)的研發(fā)涉及多個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)科，在引入專(zhuān)業(yè)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，可結(jié)合人工智能技術(shù)、紅外遙感技術(shù)、衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)等等，全面提高自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)技術(shù)的精準(zhǔn)性、高效性。

3.4 加強(qiáng)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率

提高軟件系統(tǒng)的研發(fā)效率與質(zhì)量，在軟件程序?qū)嶋H運(yùn)用過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)具備相關(guān)數(shù)據(jù)資源的整合技能。運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)在系統(tǒng)內(nèi)部形成的各項(xiàng)控制功能指令后，還需根據(jù)運(yùn)輸任務(wù)的不同需求進(jìn)行完善，充分發(fā)揮動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)的管控效果。管道運(yùn)輸工作要全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，必先完善相關(guān)的電子通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程對(duì)接/監(jiān)控系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、意外預(yù)警系統(tǒng)、半自動(dòng)化治理系統(tǒng)，構(gòu)建出一個(gè)完整的局域管理網(wǎng)。當(dāng)前運(yùn)輸自動(dòng)化管控中仍舊存在軟件功能混亂同步進(jìn)行的現(xiàn)象，且軟件系統(tǒng)的兼容性較差，無(wú)法有效支撐起整個(gè)系統(tǒng)的同步進(jìn)行。未來(lái)軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)需從兼容性、高效性這一層面進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化管理的高標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)天然氣的普及化，燃?xì)夤艿肋\(yùn)輸自動(dòng)化管控技術(shù)問(wèn)題已被國(guó)家列為高新技術(shù)研發(fā)方向。燃?xì)獾囊兹家妆蕊L(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題始終發(fā)生，技術(shù)的創(chuàng)新研發(fā)是宏觀工作開(kāi)展重點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)管控、技術(shù)創(chuàng)新是當(dāng)前我國(guó)天然氣運(yùn)輸自動(dòng)化管理中尤其重視的兩項(xiàng)內(nèi)容。正確運(yùn)用自動(dòng)化管控技術(shù)的定量、定型分析法，對(duì)管道自動(dòng)化運(yùn)輸成效即時(shí)建立起科學(xué)合理的可視化的數(shù)字分析模型，以便更有效的杜絕運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的意外情況以及最快速度的制定解決方案，爭(zhēng)取將運(yùn)輸工作過(guò)程中自動(dòng)化管控技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)損失降低至最低范圍內(nèi)。