自动监控系统在集输泵站的应用及改进

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摘 要：随着工业计算机自动控制技术的发展和普及，油田各集输泵站都不同程度推广使用了计算机自动监控系统。本文介绍了目前基层泵站自动监控系统的使用现状，分析自动监控系统存在的问题，并提出构建节点自动响应系统的构想，达到自动响应和处理泵站突发事件的目的，确保集输泵站的生产安全。

关键词： 集输泵站 关键节点 自动响应

前 言

近年来，随着计算机自动监控技术的不断发展和完善，分公司和采油厂均在基层泵站推广使用了计算机自动监控系统，实现了现场数据远程实时监测，提升了操作人员对现场设备运行参数的实时掌握度。由于种种原因，目前各泵站监控系统在功能开发上均侧重于现场数据的实时监测，没有实现故障自动响应和自动处理，自动控制程度较低。本文介绍了采油厂集输泵站计算机监控系统的使用现状，分析了该系统在实际运行过程中存在的不足，在此基础上讨论构建站内关键生产节点自动响应系统的方案，达到站内生产节点事故自动判断、自动响应和自动处理的目标。油气集输泵站是24小时连续生产单位，运行过程中常会遇到电网掉电、现场设备故障等现象。而某些故障可能会影响到整个油气生产链，甚至酿成重大事故。因此，油气集输泵站的生产历来都被各采油厂作为安全重点加以监控（典型集输泵站工艺流程见图1）。随着计算机自动监控技术的发展，目前油田各基层集输泵站都不同程度推广了计算机远程监控系统，实现了现场设备运行参数的实时监测，大大提高了生产安全性。

一、泵站自动监控系统的发展过程

基层泵站计算机监控系统的开发大致经历了两个过程：监测控制与数据采集系统 和现场总线控制系统

1. 监测控制与数据采集系统（SCADA）

SCADA系统（见图2）采用对点式及多点式的“查询――处理”模式，由设在调度中心的计算机监控系统，通过数据传输线路对现场的控制系统进行定期巡回查询，连续采集现场操作设备的数据和状态信息，并向现场发出操作和调整指令。

2. 现场总线控制系统（FCS）

FCS系统（见图3）采用总线通信方式，控制功能可直接在现场完成，实现了系统分布控制。现场控制系统由测量、控制和管理三个部分组成，硬件数量减少，便于安装维护。该系统现场设备可以组成自治回路，完成基本控制功能并自行诊断设备运行情况，便于故障分析和排除。

二、泵站自动监控系统存在的问题分析

1.监测参数不够全面。目前普遍采用的现场总线控制系统（FCS） 在设计上具有较高的扩展性，前期开发过程中，开发厂商一般都预留了部分资源以备未来扩展。在前期开发过程中，由于规划的设备监测点不尽合理，现场设备后期改造等问题，部分设备没有纳入设计方案之中，使得监测参数不够全面。

2.现场数据没有实现自动共享。出于网络负荷和网络安全的考虑，目前使用的监控系统均采用专用组网模式，现场数据只能达到基层队级共享，无法自动生成现场数据供决策层共享。

3.没有实现自动控制功能。目前开发使用的泵站计算机监控系统，在功能上均侧重于现场数据的实时监测显示，现场运行参数仍依靠传统人工调节，对设备突发故障等情况没有实现自动响应和自动处理，自动调控程度较低。

三、构建泵站节点自动响应系统的构想

在功能分析表中所列举的系统功能中，现场参数异常报警、历史数据查询、打印数据报表等功能均已经实现。部分现场设备的参数监测、监测数据的生成及共享等功能，只需要在现有系统基础上根据需要进行软件升级即可实现。对于现场设备的故障自动响应功能，则需要在现有基础上进行重新设计和开发。因而，我们针对泵站自动监控系统如何实现自动响应及自动处理的功能提出改进构想。

1、构建节点响应系统的意义。以某站曾经发生的污水应急池溢池事故为例。这起事故发生时正值下大雨，由于污水过滤罐放空蝶阀故障，造成大量污水短时间内流入应急事故池，当班人员没有及时发现和处理，污水应急池内原油及污水溢出，流入站外排污沟内，污染排污沟五百余米，造成的直接和间接经济损失近十万元。

2、节点的概念及选择原则。油气集输节点是油气集输系统网络中连接工艺处理流程的结节之处，它是由现场生产运行设备在油气集输流程中所起的不同作用形成的。在油气集输流程中，如原油处理、污水处理、原油稳定处理等工艺，都是在各自大小不同的处理节点中完成，在日常生产过程中，通过调节不同节点的工艺参数达到整个集输系统的正常工作。实现计算机自动监控系统故障自动响应及自动处理，其本质就是借助计算机的实时处理功能，及时发现并自动处理发生在集输现场设备中的故障，把由故障造成的影响降至最低。节点的选择上我们以原油外输泵故障停运为例，常规人工操作步骤为：停运加热炉停运故障外输泵启运备用泵运行加热炉分析排除故障。此时，应将加热炉――外输泵作为一个调控节点进行设计。根据各泵站实际流程，划分出合理控制节点并设计出合理的节点响应级别，才能有针对地开发出相应节点控制系统。

3、节点自动响应系统构建方案。利用现场总线控制系统（FCS）， 计算机自动监控系统可以实现现场设备的远程控制。构建出合理的控制节点，对现有监控系统进行软件升级，可以构建出泵站节点自动响应系统，达到站内故障自动化响应。节点自动响应系统还需要解决一个问题，那就是要实现不同流程、不同岗位间的数据共享，其目的是实现岗位间的响应协调。由于现场总线控制系统（FCS） 在通讯协议上是公开的，用户可以把不同厂家的设备进行互联并实现信息交换，组成大小随意的系统。

四、几点体会

充分发挥计算机自动监控系统在油田油气集输泵站的作用，可以减轻现场操作人员的操作强度，避免设备故障导致的事故发生，确保整个油气生产流程链的正常运行。构建节点自动响应控制系统，实现集输泵站故障响应和应急处理自动化，可以大幅提高集输泵站现场运行安全性，提高现场设备操作自动化，在油田保油增产过程中发挥出重要的作用。

参考文献

1.《石油仪表及自动化》，王克华、张继峰主编，2006年，石油工业出版社。

2.《油气集输》，王光然主编，2006年，石油工业出版社。