楊全博

國家管網(wǎng)集團(tuán)北方管道公司

背景

站場一鍵啟停是天然氣管道站場運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，也是站場運(yùn)行實(shí)現(xiàn)無人化、智能化的基礎(chǔ)。目前國內(nèi)傳統(tǒng)壓氣站控制系統(tǒng)采用站控系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)以及壓縮機(jī)控制系統(tǒng)相互完全獨(dú)立的配置模式。各個(gè)系統(tǒng)之間PIC的數(shù)據(jù)交流大多使用ModbusRTU通訊協(xié)議，通訊帶寬不夠、穩(wěn)定性相對不高。

中俄東線黑河壓氣站整合壓縮機(jī)組及輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上將壓縮機(jī)組PLC（控制系統(tǒng)）與站控PLC進(jìn)行了整合，按照無人值守標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制邏輯優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)組一鍵啟停和站場一鍵啟停。

功能

（1）壓縮機(jī)組一鍵啟停。根據(jù)機(jī)組情況，預(yù)選工作機(jī)組和備用機(jī)組，調(diào)控中心只需發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)命令，壓氣站各輔助系統(tǒng)按一定順序和邏輯自動(dòng)啟動(dòng)，各臺(tái)壓縮機(jī)組按順序依次啟動(dòng)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速后，進(jìn)入防喘振和負(fù)荷分配控制，根據(jù)設(shè)定的流量或壓力實(shí)現(xiàn)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)以及機(jī)組自動(dòng)啟停。調(diào)控中心實(shí)時(shí)對壓縮機(jī)組及輔助系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

（2）壓氣站遠(yuǎn)程一鍵啟停。由狀態(tài)反饋與報(bào)警監(jiān)測、自動(dòng)導(dǎo)通站內(nèi)工藝流程、壓縮空氣系統(tǒng)自啟停、壓縮機(jī)廠房風(fēng)機(jī)自動(dòng)分配、壓縮機(jī)組一鍵啟動(dòng)、防喘控制與負(fù)荷分配自動(dòng)投用6個(gè)部分組成。包括正常停站、多機(jī)停止、多機(jī)保壓停機(jī)、多機(jī)泄壓停機(jī)、全站ESD等5種模式（圖 1）。

圖 1 站場一鍵啟停的系統(tǒng)構(gòu)成

（3）控制系統(tǒng)配置優(yōu)化。壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)如潤滑油系統(tǒng)、后空冷器等核心設(shè)備由壓縮機(jī)控制系統(tǒng)直接控制；將變頻控制系統(tǒng)、壓縮機(jī)組供電系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)3 種設(shè)備與啟停機(jī)組相關(guān)的關(guān)鍵參數(shù)，通過硬線整合到壓縮機(jī)控制系統(tǒng)；其他各輔助系統(tǒng)的參數(shù)分別由其廠家獨(dú)立的控制器進(jìn)行采集，并通訊到每臺(tái)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。為保證大數(shù)據(jù)下的 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定性，采用了高性能服務(wù)器—客戶端結(jié)構(gòu)，將壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的工藝系統(tǒng)圖、潤滑油系統(tǒng)圖、干氣密封圖、軸系振動(dòng)圖、啟停機(jī)組圖等畫面與站控畫面全面顯示在 PCS（過程控制）系統(tǒng)上。

將負(fù)荷分配PLC整合入站控PLC，整合壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的過程控制及安全儀表部分，全站只設(shè)有站控過程控制PLC、站控安全儀表PLC、四套壓縮機(jī)控制系統(tǒng)PLC，數(shù)量降低了50%。同時(shí)將控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)，控制網(wǎng)用來傳輸北京油氣調(diào)控中心、站控系統(tǒng)HMI與站場過程控制系統(tǒng)PLC通訊數(shù)據(jù)，設(shè)備網(wǎng)用來傳輸各系統(tǒng)控制器之間的交換數(shù)據(jù)，保障了數(shù)據(jù)傳輸帶寬，并采用國產(chǎn)PLC可在設(shè)備網(wǎng)使用UCP協(xié)議，通訊速率達(dá)到108 Mbps。

啟示

壓縮機(jī)組一鍵啟停改造后，壓縮機(jī)組PLC與站控PLC進(jìn)行了合并整合，控制邏輯的提升，使通訊帶寬和穩(wěn)定性得到改善，有效提高了控制效率與控制水平，提高了控制系統(tǒng)可用性，改變了人工判斷、現(xiàn)場操作、步驟繁瑣的傳統(tǒng)壓縮機(jī)組啟動(dòng)模式，顯著降低現(xiàn)場運(yùn)行人員數(shù)量和工作強(qiáng)度。建議下一步將壓氣站壓縮機(jī)組PLC與站控PLC合并配置，為新建與改造天然氣壓氣站提供示范。

作者簡介：楊全博，1984年生，畢業(yè)于大連理工大學(xué)，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事長輸油氣管道工藝及自動(dòng)控制技術(shù)工作。聯(lián)系方式：18632609938，yangqb@pipechina.com.cn。