文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)應用探究

孫迪

【摘要】本文主要探討了文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)的架構(gòu)和主要功能介紹，并提出對目前自控工作的難點及建議。

【關(guān)鍵詞】文96地下儲氣庫 SCADA系統(tǒng)

1 簡述文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 簡述文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)

文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)由AB的PLC、HIMA的ESD、研華通訊服務器、DELL數(shù)據(jù)服務器、Web服務器、操作員工作站、報表打印機、交換機、路由器等設備組成，主要完成儲氣庫工藝數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制等功能，并向調(diào)度中心傳送實時數(shù)據(jù)，接受調(diào)度中心下達的任務。

1.2 SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)

總體結(jié)構(gòu)可以用“三點一線”和“四層三網(wǎng)”來概括。三點：指工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站，一線：指通信網(wǎng)絡；

四層：現(xiàn)場層、控制層、監(jiān)控層、管理層，三網(wǎng)：控制網(wǎng)絡、監(jiān)控網(wǎng)絡、管理網(wǎng)絡。

2 文96地下儲氣庫SCADA系統(tǒng)主要功能介紹

2.1 簡述文96地下儲氣庫控制系統(tǒng)的HMI

注采站控制系統(tǒng)的HMI軟件使用Cegelec公司的VIEWSTAR系統(tǒng)軟件。 VIEWSTAR系統(tǒng)軟件是基于西門子公司PVSS 軟件的分布式可擴展架構(gòu)，是針對廣域/分布式SCADA系統(tǒng)的解決方案。

2.2 數(shù)據(jù)采集及狀態(tài)監(jiān)控功能

HMI中共有34個監(jiān)控畫面，可以實現(xiàn)對3臺壓縮機參數(shù)、丙烷壓縮機參數(shù)、空壓機參數(shù)、站場工藝參數(shù)、計量數(shù)據(jù)、色譜儀數(shù)據(jù)、水露點分析儀數(shù)據(jù)、脫水橇參數(shù)、14口單井的溫度壓力等數(shù)據(jù)的采集，并能實現(xiàn)對站場各設備、ESDV/BDV/液位控制/調(diào)壓閥門、井口地面/井下安全閥的運行狀態(tài)監(jiān)控。

2.3 報警功能

報警總界面有三類報警，其中A類報警為紅色、B類報警為黃色、C類報警為藍色。背景快速閃爍表示在該區(qū)域內(nèi)至少有一條報警沒有消除，背景慢速閃爍表示該區(qū)域內(nèi)已經(jīng)消除的報警信息至少有一條沒有被確認，背景不閃爍表示所有的報警都已經(jīng)確認但仍有報警信息存在，沒有報警顏色表示該區(qū)域內(nèi)沒有報警信息存在，報警顯示的優(yōu)先級為快速閃爍>慢速閃爍>不閃爍>無顏色。

2.4 人工控制的主要內(nèi)容

操作人員可以通過操作員站的HMI實現(xiàn)對注采站氣液聯(lián)動閥、單井關(guān)斷ESDV、緊急放空BDV、自用氣調(diào)壓閥組進氣切斷閥、吸收塔三甘醇富液出口切斷閥的開關(guān)操作；并且可以實現(xiàn)對注采站壓縮機組出口回流調(diào)壓閥、單井采氣管線上的迷宮式調(diào)壓閥、氣動雙作用節(jié)流截止閥、吸收塔三甘醇富液出口液位控制閥、閃蒸罐三甘醇富液出口液位控制閥與天然氣出口調(diào)壓閥、輕烴分離器輕烴出口液位控制閥、一級冷箱天然氣外輸調(diào)壓閥、二級冷箱丙烷進口液位控制閥的手動/自動切換。

2.5 簡述文96地下儲氣庫注氣期控制系統(tǒng)的工藝控制操作原則

（1）在儲氣庫注采、采注轉(zhuǎn)換前，需要切換注采氣工藝邏輯控制程序。

（2）井場內(nèi)某一口單井管線壓力低于6MPa，只關(guān)閉該井對應的注采站內(nèi)的ESDV及井口的地面安全閥。

（3）注采站內(nèi)的注氣匯管壓力與注采閥組區(qū)14口單井管線壓力中任意一個同時出現(xiàn)高于23.5MPa，或注采閥組區(qū)14口單井管線壓力任意兩個同時高于23.5MPa，則觸發(fā)停壓縮機命令。

（4）壓縮機出口壓力高于25MPa、或進口壓力低于5MPa對應的壓縮機停運，此邏輯是由壓縮機控制柜實現(xiàn)

（5）注采站外輸閥組內(nèi)的氣液聯(lián)動閥與清豐站內(nèi)控制儲氣庫集輸氣的ESDV其中任何一個閥門出現(xiàn)了事故關(guān)斷，則觸發(fā)操作員工作站報警，當操作員確認報警后，下發(fā)二級關(guān)斷指令。

（6）來氣閥組、計量分離器、壓縮機房、注氣閥組可燃氣體高高報警時觸發(fā)二級關(guān)斷命令，并觸發(fā)操作員工作站報警，當操作員確認報警后，下發(fā)二級關(guān)斷指令。

（7）來氣閥組、計量分離器、壓縮機房、注氣閥組發(fā)生火災，或一級緊急關(guān)斷指令發(fā)生時，由操作員判斷是否確實發(fā)生火災，手動觸發(fā)ESD按鈕觸發(fā)ESD邏輯，觸發(fā)一級關(guān)斷命令。

（8）當井場某一口氣井發(fā)生火災時關(guān)閉該井所在井場所有單井對應的注采站站內(nèi)的 ESDV、井口的地面安全閥、井下安全閥。 （注采氣工藝邏輯控制一致）

（9）壓縮機組出口回流管線上的調(diào)壓閥正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)，當回流管線壓力高于23MPa時打開。

㈥、簡述文96地下儲氣庫采氣期控制系統(tǒng)的工藝控制操作原則

（1）當注采閥組任一單井調(diào)壓閥后的管線壓力高于7.6MPa，則該單井對應的調(diào)節(jié)閥關(guān)小。

（2）采氣匯管壓力高于7.6MPa則觸發(fā)操作員工作站報警，當操作員確認報警后，下發(fā)二級關(guān)斷指令。

（3）進出站管線上的氣液聯(lián)動閥前后壓力同時高于7.6MPa 時，則觸發(fā)操作員工作站報警，當操作員確認報警后，下發(fā)二級關(guān)斷指令。

（4）來氣閥組、脫水區(qū)、采氣閥組區(qū)、可燃氣體高高報警時，觸發(fā)操作員工作站報警，當操作員確認報警后，在操作員畫面下發(fā)二級關(guān)斷指令。

（5）來氣閥組、脫水區(qū)、采氣閥組、分離過濾區(qū)發(fā)生火災，或一級緊急關(guān)斷指令發(fā)生時，由操作員判斷是否確實發(fā)生火災，手動觸發(fā)ESD按鈕觸發(fā)ESD邏輯，觸發(fā)一級關(guān)斷命令。

（6）中控室ESD輔助操作臺中的1、2、3級ESD關(guān)斷按鈕及現(xiàn)場的2個ESD關(guān)斷按鈕。分別表示的意思為： 1級關(guān)斷按鈕（操作臺1級關(guān)斷按鈕和現(xiàn)場2個ESD按鈕均為1級關(guān)斷按鈕）按下時執(zhí)行如下動作：

①同時關(guān)閉注采站外輸閥組內(nèi)的氣液聯(lián)動閥與清豐站內(nèi)控制儲氣庫集輸氣的ESDV；

②同時關(guān)閉注采閥組區(qū)14口單井的ESDV；

③同時停壓縮機；

④延時20秒后注采站內(nèi)所有BDV（共3臺）打開；2級關(guān)斷按鈕按下時執(zhí)行如下操作： 3臺壓縮機同時關(guān)閉，延時5s后，關(guān)閉注采站外輸閥組內(nèi)的氣液聯(lián)動閥與清豐站內(nèi)控制儲氣庫集輸氣的ESDV和注采閥組區(qū)14口單井的ESDV；3級關(guān)斷按鈕按下時，觸發(fā)壓縮機停運命令、延時5秒后，關(guān)閉注采閥組區(qū)14口單井的ESDV。

（7）自用氣調(diào)壓閥組區(qū)三級調(diào)壓后的出口管線上的三個壓力變送器中其中任何2個檢測的壓力超過0.56MPa，則自動關(guān)斷自用氣調(diào)壓閥組進氣控制閥。

（8）吸收塔三甘醇低液位開關(guān)低低報警時（≤200mm）關(guān)斷吸收塔三甘醇富液出口控制閥，同時關(guān)斷吸收塔三甘醇液位調(diào)節(jié)閥。（吸收塔三甘醇液位傳感器檢測液位達到1000mm時，吸收塔三甘醇液位調(diào)節(jié)閥自動執(zhí)行全開命令，若液位降至400mm時則該閥自動執(zhí)行全關(guān)命令 ）

（9）脫烴出口調(diào)壓閥調(diào)壓前壓力低于6.0MPa，則該閥動作。停產(chǎn)時，可切換到手動模式，遠程關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。

3 目前自控工作的難點及建議

VIEWSTAR系統(tǒng)軟件（客戶端）不定期強制退出，且無法再次運行。

處理方法：兩臺數(shù)據(jù)服務器通過GPS進行校時。

原因分析：

（1）VIEWSTAR系統(tǒng)軟件大部分畫面的打開和關(guān)閉都會訪問內(nèi)部的DP點，而這些DP點都帶有時間戳，如果要寫進去的值的時間戳比現(xiàn)在值的時間戳還老，將無法成功寫入，DP值無法更改，最終導致邏輯無法往下進行。

（2）時鐘不同步，也可能導致客戶端寫往服務器的時間戳比服務器的老，以至于無法成功寫入，導致窗口無法響應，只要寫入的值的時間戳比原有值的時間戳新， 那么問題就會自動解決了。

分析驗證：手動把客戶端時間往后設，經(jīng)常能復現(xiàn)這個現(xiàn)象。

根本的解決方法：需要調(diào)整兩臺數(shù)據(jù)服務器通過GPS同步的間隔。