天然氣場站中流量計算機(jī)的安全運(yùn)行

尚華

摘要：超聲波流量計在現(xiàn)如今的實驗中用處越發(fā)廣泛，現(xiàn)在已經(jīng)成為了計量用的主要儀器。同樣的，超聲波流量計在天然氣場站中的計量也扮演著極其重要的作用，在天然氣緩緩流入通往千家萬戶的天然氣管網(wǎng)的同時，作為主宰超聲波流量計的流量計算機(jī)，成為了設(shè)計人員關(guān)注的重中之重，如何設(shè)計好最優(yōu)的方案與維護(hù)設(shè)備的正常運(yùn)行，成為了工作人員任務(wù)重點(diǎn)。本文通過在供電、通訊兩方面進(jìn)行舉例說明，闡述了如何在硬件與軟件上對流量計算機(jī)進(jìn)行改造與維護(hù)。

關(guān)鍵詞：天然氣場站；流量計算機(jī)；雙電源冗余系統(tǒng)；SCADA 系統(tǒng)

由于現(xiàn)如今流量計算機(jī)已經(jīng)成為了天然氣場站運(yùn)行重要的設(shè)備之一，為了單位的利潤計量，無法輕易決定流量計算機(jī)的暫停與關(guān)閉， 因為一旦停止流量計算機(jī)的運(yùn)行，不僅會給公司帶來巨大的收益損失，也有可能會影響下游的生產(chǎn)工作進(jìn)度，造成種種不良問題，所以需要考慮外部因素對流量計算機(jī)持續(xù)運(yùn)行的種種影響。

1 雙電源冗余系統(tǒng)

我們通過查詢文獻(xiàn)可知，SCADA 系統(tǒng)的運(yùn)行中，控制柜的供電占有比較重要的一環(huán)，作為所有設(shè)備正常運(yùn)行的必備條件，也是設(shè)計人員與維護(hù)人員所關(guān)心的焦點(diǎn)。SCADA 系統(tǒng)控制柜作為整個部件的核心控制系統(tǒng)，擁有一主一副的兩套供電設(shè)施，在進(jìn)行供電轉(zhuǎn)換到過程當(dāng)中，盡管已經(jīng)做好了設(shè)備的冗余備份，但是由于受到設(shè)備本身的一些影響，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)備會使得流量計算機(jī)出現(xiàn)偶爾的斷電現(xiàn)象。這樣的斷電重啟很有可能會是設(shè)備受到損壞，導(dǎo)致無法挽回的后果， 既影響整套流程的安全可靠性，也會影響最后的計量精度和計量結(jié)果，因此需要給流量計算機(jī)增加一套備用電源，減少事故的產(chǎn)生。

1.1 改造思路

設(shè)計的思路在于在原來的電源設(shè)計上增加一套電路，并且增加DRP-240-24 的穩(wěn)壓開關(guān)電源。

因為原控制柜供電采用分級式供電，所以新增加的控制電源在220V 的第二端進(jìn)行供電，順序等級與 UPS 供電與備用電空氣開關(guān)相同。在圖 1 和圖 2 中我們可以看到，當(dāng)雙電源的轉(zhuǎn)換開關(guān)作為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，設(shè)備出現(xiàn)問題的同時，將會使得下一個節(jié)點(diǎn)同樣發(fā)生故障。但是當(dāng)新增加的開關(guān)電源由總開關(guān)直接供電的時候，可以避開雙電源轉(zhuǎn)換的開關(guān)節(jié)點(diǎn)，充分利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行調(diào)換，保證全天供電不間斷，也就可以使得整套系統(tǒng)的安全得到保障。

1.2 主要作用

設(shè)立天然氣場站中流量計算機(jī)的冗余配件的意義在于可以大大提升設(shè)備的安全可靠性能，在供電中斷時可以大大降低設(shè)備損壞的概率并且使運(yùn)行效率有了一個質(zhì)的提高。這種種方案除非正常供電與UPS 供電同時中斷，否則此套供電設(shè)施將使整套設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 利用 PLC 編寫報警程序

在天然氣場站中的流量計算機(jī)發(fā)生突發(fā)狀況的同時，就會給整套流程帶來很大的破壞，給公司的正常運(yùn)行生產(chǎn)帶來極大的損失。因此， 在設(shè)備發(fā)生故障時，給值班人員及時發(fā)出警報就成為了整套流程中的重中之重，在各種方法中，最有效的方法就是為天然氣場站中的流量計設(shè)置警報裝置。也就是說，當(dāng)流量計異常導(dǎo)致流量為零時，或者當(dāng)流量計算機(jī)通訊異常時，都會觸發(fā)設(shè)備的警報。

2.1 流量數(shù)據(jù)采集的通道

天然氣場站中流量計的預(yù)警設(shè)施分為三個部分：上位監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)通信、控制系統(tǒng)和智能儀表通信、站控系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)通信。具體的流程就是天然氣場站中流量計算機(jī)采集超聲波流量計數(shù)據(jù)后進(jìn)行運(yùn)算，結(jié)果通過相關(guān)的 MODBUS TCP/IP 協(xié)議傳送給 RTU 設(shè)備，RTU 設(shè)備經(jīng)過處理后再上傳到上位監(jiān)控系統(tǒng)。其中，最關(guān)鍵的報警輸出處理就由PLC 進(jìn)行處理。

2.2 流量報警判斷

流量報警判斷一般在RTU 里面進(jìn)行，因為RTU 可以歸納一整套數(shù)據(jù)， 這樣有利于數(shù)據(jù)的整合與維護(hù)。數(shù)據(jù)處理起來方便而且易于判斷和維護(hù)。

流量計算機(jī)中所呈現(xiàn)的流量數(shù)據(jù)是實時變化的，如果數(shù)據(jù)長期定格在一個數(shù)值上不變化，我們就可以認(rèn)為是數(shù)據(jù)通信故障。當(dāng)在一定周期內(nèi)，流量數(shù)據(jù)不間斷的重復(fù)累計達(dá)到一定次數(shù)，就會判定流量數(shù)據(jù)通訊的失敗，也會相應(yīng)的處罰報警裝置。這樣的一套流程目的在于及時的提醒工作人員發(fā)現(xiàn)故障所在，并及時對此進(jìn)行維護(hù)工作，以減少單位的損失，維護(hù)設(shè)備的正常安全運(yùn)行。

2.3 流量報警觸發(fā)聲光報警

當(dāng)流量數(shù)據(jù)異常，導(dǎo)致設(shè)備對此進(jìn)行報警判斷的時候，PLC 就擔(dān)負(fù)起了提醒工作人員的指責(zé)，一般來說 PLC 系統(tǒng)會以聲光電的形式對值班人員進(jìn)行示警。通常 PLC 設(shè)備采用的是西門子 S7-300 系列，可以與 RTU 設(shè)備通訊的模式為CP341 模塊通過RS485 連接，CP341 為MASTER。當(dāng)流量異常報警時，可供輸出的信號為D0 信號，由RTU 設(shè)備傳到PLC 設(shè)備的CP341 模塊上，當(dāng)PLC 設(shè)備接收到DO 信號時，便可以進(jìn)行報警處理。

3 結(jié)論

本文提出的各種實用性方法可用于現(xiàn)場的作業(yè)環(huán)境中使用。由于流 量計算機(jī)可以在雙電源冗余系統(tǒng)的保護(hù)下實現(xiàn)不間斷工作，可以大大的 提升工作效率，解放工作人員，并且進(jìn)一步的提升了值班工作人員的效 率，使他們可以及時的應(yīng)對突發(fā)事故，減少單位的損失。所以天然氣場 站中的流量計算機(jī)在目前看來技術(shù)是成熟可靠的，相信在日后不斷地現(xiàn) 場試驗中，本文的相關(guān)理論將會得到越來越多數(shù)據(jù)的驗證。

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