論城鎮天然氣場站自動運行

韓金亮

摘 要：根據輸氣工藝生產運行及管理的需要，城鎮天然氣場站自動控制系統采用以計算機為核心的監控及數據采集（Supervisory Control And Data Acquisition 簡稱SCADA）系統。該系統對各分輸站實施遠程數據采集、監視控制、安全保護和統一調度管理。各分輸站設站控系統（SCS）。調度中心可向SCS和RTU發出控制指令，由各SCS和RTU完成控制功能;調度控制中心通過通信系統實現資源共享、信息的實時采集和集中處理。

關鍵詞：站控系統;數據采集;監視控制

隨著工業化水平的不斷提高，大氣污染相對較嚴重，而天然氣為最普遍的清潔能源，原有天然氣場站遠遠不能滿足人們的生產生活需求，需進一步增加場站的數量以及負荷，而天然氣自動控制系統相對較復雜，需進一步討論各場站所用的自動控制系統及硬件設計是否能保證安全穩定運行。

一、自動控制系統

（一）監測監控及數據采集系統

1.SCADA即監測監控及數據采集系統在現代的天然氣場站控制中是最常見的比較先進的技術。可以實時的對現場的數據進行采集，并且根據所采集的數據進行計算從而進行自動控制。它還可以對現場的運行的設備進行監視和控制，以實現對設備的數據收集，測量和參數的調整，同時可以進行對設備的監控，超限報警。

2.SCDAD在電力控制方面的研究是最為先進和成熟的。電網影響著天然氣場站的正常運行質量，要保證場站的動力供應，就要對電網進行一定的控制。SCADA有著對電網的絕對控制能力，可以對電力進行合理的分配并且加快速度提高效率，正確的分析數據。SCADA還減輕了人員的調度，提高安全性，實現電力調度與現代化。

3.SCADA的運用在場站的天然氣運輸方面也有著先進的技術。SCADA保證了場站的輸運安全和效率。其主要原理是對輸氣管內的流量進行實時的監控，并且由PLC計算控制，對管內的氣體壓力流量進行進一步的控制，還可設置必要的連鎖功能，為整個天然氣輸送系統增加一道安全屏障。

（二）SCS和RTU

在開關量控制系統中，檢查、運算和控制信息全部是閉合或斷開兩種信息。系統輸入的往往是設備狀態信號，如設備的運行或停止、閥門的開或關，系統輸出的是起停命令或開關命令。這種控制系統的特點是按照預先規定的順序進行檢查、判斷、控制的過程，所以開關量控制又稱為順序控制系統，即SCS。順序控制采用開關控制方式，輸出變量的開通或關閉是一系列輸入開關條件的函數。根據開關條件是時間函數或事件函數，順序控制系統分為時間驅動和事件驅動兩種類型。

順序控制按預先設定好的順序使控制動作逐次進行的控制，多用成熟的可編程序控制器（PLC）來完成順序控制。在自動化控制系統中，順序控制經歷了固定程序的繼電器控制、組合式邏輯順序控制和計算機可編程序控制器三個階段。

遠程終端單元（RTU）將末端檢測儀表和執行機構與遠程調控中心的主計算機連接起來，具有遠程數據采集、控制和通信功能，能接收主計算機的操作指令，控制末端的執行機構動作，完成遙測、遙信、遙控和遙調等功能.RTU具有一些獨特的特點：（1）通信距離長，同時提供多種通信端口，以適應分散應用和本地的不同通信要求。（2）CPU計算能力強，提供大容量程序和數據存儲空間，適合就地運算和大量數據安全存儲。（3）適應惡劣的溫度和濕度環境，工作環境溫度要求低。（4）模塊結構化設計，便于擴展。

二、對當前場站的闡述和改造

由天然氣輸氣干線通過長輸管道，后經過絕緣接頭進入站場，經氣液聯動閥進入過濾分離器，過濾分離器出氣進入管匯，分別進入各分輸站，經過電動閥，流量計，調壓器后分配給用戶使用。我地區天然氣場站主要設備包括氣液聯動閥，現場壓力表，現場溫度表，壓力變送器，溫度變送器，過濾分離器，調壓器，電動閥，各類流量計（超聲波流量計，渦輪流量計，孔板流量計等），清管器等。過濾分離器包括了一個差壓計，有些場站使用的是現場差壓表，此處需要進行改造，將差壓值遠傳到PLC中，設置報警值，低限20kpa，高限100kpa，低于低限值，壓差計損壞或者過濾器出現孔洞損壞。高于高限值，過濾器過臟或差壓計損壞，及時進行清洗，否則影響輸氣流量。

場站內所有儀表信號均接入弱電室內PLC卡件上，傳入CPU進行數據分析，呈現在調度室，所有數據均設置報警上下限，若出現異常，調度室內音響長鳴，報警位置畫面顯示跳動的紅色，需人工復位報警，待異常處理完成自動恢復綠色。場站流程圖繪制于PLC顯示畫面上，站內天然氣流經地方，管路用實時動圖表示。閥門綠色顯示開啟狀態，紅色顯示關閉狀態。當管路內壓力瞬間發生超限的變化，進站氣液聯動閥產生連鎖反應，將閥門連鎖關閉，閥門需人工復位。

在現場調研中發現有些場站出現沉降的現象，導致場站內管線產生應力，給供氣工藝造成潛在的危險。在設計中，場站的地質勘查尤為重要，考慮會出現沉降的問題，可選用整個站場地下水泥預制，使整個站場在一個平臺上，很好的避免了地質疏松導致的管路沉降問題。

輸氣管路進站場前必須增加絕緣接頭。隔斷了場外電流進入場站，產生火花，造成危險。有人會質疑，有固態去耦合器這個保險，這個還有必要嗎？對外界強烈雜散電流干擾時，上述設備均能處理。但現場施工過程中，我們會不可避免的遇到管路與高壓線交叉的情況，如果遇到管路與高壓線桿附近相遇，如遇高壓線放電，將直接將電流導通至輸氣管路，若不設絕緣接頭，直接危及天然氣站場。綜上，須添加絕緣接頭。

參考文獻

[1]袁國汀.城鎮天然氣管道工程手冊.北京：中國建筑工業出版社，2014.11

[2]陸德民.石油化工自動化控制手冊.北京：化學工業出版社，2000.