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天然氣輸配站儀控系統(tǒng)設計優(yōu)化和SCADA系統(tǒng)簡介

字體: 放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2008-03-14  作者:wqb  瀏覽次數(shù):927
    一、前言
  目前各天然氣輸配站的站控系統(tǒng)都是采用二次表系統(tǒng),主要的功能如下:現(xiàn)場的壓力、液位、溫度通過現(xiàn)場各種變送器將信號傳至表盤上的無紙記錄儀顯示、記錄,報警信號由閃光報警儀發(fā)出聲光報警。如有情況發(fā)生,可通過設在現(xiàn)場及表盤上的緊急切斷按鈕手動對每個切斷閥分別實現(xiàn)控制室和氣化站現(xiàn)場的兩地快速切斷控制;為了便于事故狀態(tài)時能夠同時切斷所有的快速切斷閥,還設計了一個盤裝總控制按鈕和一個現(xiàn)場總控制按鈕,以分別實現(xiàn)在控制室和現(xiàn)場對所有切斷閥的同步快速切斷控制。
  二、系統(tǒng)的簡單介紹
  由于氣化站的工藝比較簡單,因此都以監(jiān)視為主。從卸液開始,就地測量LNG的壓力,到進液時儲罐的壓力、液位監(jiān)測。然后經(jīng)過氣化、調(diào)壓、計量、加臭幾道工序,最后將天然氣輸送到城市管網(wǎng)。出站管線上設有壓力和溫度儀表,如果天然氣的壓力、溫度低于設定值,二次表就會發(fā)出報警信號,同時自動關閉緊急切斷閥。輔助系統(tǒng)有儀表風系統(tǒng),為一開一備,監(jiān)測儀表用氣的壓力并當一組壓力低時自動切換到另一組;還有熱水循環(huán)系統(tǒng),主要是測量水溫;還有消防水系統(tǒng),通過測量消防水池的液位來決定是否補充水量,并監(jiān)測壓力。
  三、儀控系統(tǒng)的設計優(yōu)化
  隨著開發(fā)的城市越來越多,站控系統(tǒng)的優(yōu)化也在不斷地進行。
  1、從陽江工程開始根據(jù)實際情況取消了出站溫度低緊急切斷系統(tǒng),增加出站溫度低低報警,此項更改可節(jié)約4萬多;
  2、敞開式消防水池取消液位測量,可降低投資近萬元;
  3、儀表氮氣系統(tǒng)由原來的低壓自動切換改為手動切換(氮氣瓶組放置地點離控制室較近),可節(jié)省2個壓力變送器、2個壓力開關和2個電磁閥,大約可節(jié)約5萬;
  4、九江擴建工程在保證質量性能的前提下將緊急切斷閥由進口低溫閥門改用國產(chǎn)的低溫閥門(一個進口低溫氣動切斷閥大約可買二個國產(chǎn)閥),此項最少可省4萬多;
  5、盡量少用就地顯示壓力表,此種表雖然價格便宜,但由于需一年兩次定期強檢,運行費用很高;
  6、開發(fā)了無紙記錄儀的遠程通訊功能,將大部分LNG氣站的生產(chǎn)數(shù)據(jù)通過該通訊軟件遠傳到總公司生產(chǎn)安全部,為生產(chǎn)安全部了解各公司的生產(chǎn)運營情況,特別是了解LNG的消耗和庫存量起到較大的作用。
  7、根據(jù)實際情況投用了自動加臭功能。
經(jīng)過優(yōu)化和系統(tǒng)功能開發(fā)后,根據(jù)目前在用設備,這套系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)揮了最大的功效。在保留原來的控制功能且采用相同控制設備的基礎上,將原來一套控制系統(tǒng)的投資降低了十幾萬元。經(jīng)過如此的改造,也為公司節(jié)約了較為可觀的資金。
  四、SCADA系統(tǒng)簡介
  隨著公司規(guī)模逐步擴大,管網(wǎng)和用戶的日益增多, SCADA便是是一種很好的選擇,該系統(tǒng)自動化程度高,不僅對推進企業(yè)信息化建設,提高工作效率,而且提升企業(yè)在社會公眾和客戶心目當中的整體形象,可幫助企業(yè)正確、及時地掌握企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)運行狀態(tài),提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。
  (一)系統(tǒng)概述
  SCADA系統(tǒng),即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。它是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng),可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。SCADA系統(tǒng)能為一個企業(yè)生產(chǎn)和管理提供巨大的幫助。
  1、SCADA系統(tǒng)為企業(yè)提供實時、完整的生產(chǎn)經(jīng)營數(shù)據(jù);
    2、SCADA系統(tǒng)幫助企業(yè)正確、及時地掌握企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)運行狀態(tài);
    3、SCADA系統(tǒng)在大大減輕企業(yè)生產(chǎn)人員地勞動強度地同時,也極大的提高企業(yè)的生產(chǎn)效率;
    4、SCADA系統(tǒng)幫助企業(yè)管理人員快速診斷出企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)存在或潛在的問題;
    5、SCADA系統(tǒng)幫助企業(yè)決策人員根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營系統(tǒng)存在或潛在的問題,快速、及時和準確地提出合理的解決方案;
    6、通過企業(yè)自動地為企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)進一步利用,優(yōu)化企業(yè)地資源配置,提高企業(yè)地管理效率;
    7、SCADA系統(tǒng)自動地為企業(yè)提供各種豐富、及時的報表,使企業(yè)的人工報表成為歷史;
    8、SCADA系統(tǒng)還能和企業(yè)的其它信息化平臺結合起來。
    (二)系統(tǒng)設計原則
    1、統(tǒng)一的中央數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):數(shù)據(jù)或信息今后將是企業(yè)最重要的資源之一。一個企業(yè)應當建立統(tǒng)一的中央數(shù)據(jù)庫,資源有公司統(tǒng)一調(diào)配管理,而不應當分屬于各個業(yè)務部門??赏ㄟ^寬帶網(wǎng)絡共享;
    2、模塊化結構:由于燃氣行業(yè)的特點,各業(yè)務功能模塊的建設是長期和分步進行的,因此平臺必須支持模塊化結構,但是平臺必須提出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口規(guī)范和技術要求,以便系統(tǒng)內(nèi)部集成;
    3、支持廣域信息共享:燃氣企業(yè)業(yè)務部門一般都較分散,燃氣業(yè)務信息系統(tǒng)必須能夠在一個廣域范圍內(nèi)進行信息共享。因此必須利用現(xiàn)有的成熟的 Internet/Intranen技術應用平臺來構建燃氣業(yè)務信息系統(tǒng),通過Web方式在企業(yè)內(nèi)部瀏覽共享數(shù)據(jù),采用主流的 Browser/Server結構來開發(fā)應用軟件;
    4、系統(tǒng)平臺一致性:調(diào)度管理系統(tǒng)網(wǎng)絡骨架,使用統(tǒng)一操作系統(tǒng)平臺和數(shù)據(jù)庫平臺。為今后方便數(shù)據(jù)檢索、數(shù)據(jù)安全、提高數(shù)據(jù)訪問性能與數(shù)據(jù)備份管理提供可能;
    5、系統(tǒng)的開放性和兼容性是本系統(tǒng)設計不容忽視的一個特點,為已有的系統(tǒng)和設備連接上網(wǎng)提高能夠良好的連接界面。
    整個系統(tǒng)按功能劃分為總部監(jiān)控中心和成員企業(yè)監(jiān)控站,每個成員企業(yè)監(jiān)控站同時負責與總部監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通訊和成員企業(yè)所有生產(chǎn)管理情況的監(jiān)控;總部監(jiān)控中心和成員企業(yè)監(jiān)控站包括操作員站、上位計算機、人機界面、按鈕操作面板等控制設備,操作員通過控制中心來控制現(xiàn)場的儀表、閥門等設備。在總部監(jiān)控中心,操作員還可以通過瀏覽器實時的觀測現(xiàn)場生產(chǎn)管理的視頻圖象。
    (三)功能描述  
    成員企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)將完成所在站的數(shù)據(jù)采集、順序控制、連鎖保護、計量等任務,可以獨立全站的自動控制工作。
    站控系統(tǒng)可由一套SIEMENS S7-300加一臺PC機組成,通過繪圖工具將三維動態(tài)工藝流程畫面,將各個動力裝置的運行情況直觀地在計算機上顯示出來,并可動態(tài)變化。為了方便操作人員的操作和系統(tǒng)維護人員對系統(tǒng)的維護,設有人機對話功能,操作人員可在操作室內(nèi)通過PC機來監(jiān)視站內(nèi)工藝過程和設備運行情況。通過人機界面上將I/O模塊采集的數(shù)據(jù)以字符、數(shù)字或動態(tài)圖形的方式顯示出來。經(jīng)過授權,操作人員可以在監(jiān)控操作站上用鍵盤或鼠標對現(xiàn)場設備進行控制。此外,監(jiān)控系統(tǒng)還能對現(xiàn)場傳入的數(shù)據(jù)進行處理、統(tǒng)計、報警、存儲并提供相應的顯示操作和報表功能。
    對于監(jiān)控站的系統(tǒng)部件故障報警、診斷報警等,軟件能自動處理。對工藝過程報警(如液位高低報警、壓力報警等)必須進行報警組態(tài)才能自動處理。系統(tǒng)對任一報警可以用監(jiān)控站內(nèi)置喇叭發(fā)出聲報警,也可以將重要參數(shù)報警組態(tài)為報警出現(xiàn)時輸出到某個數(shù)字量輸出點,以驅動外接音響。對于每個報警可以組態(tài)為報警發(fā)生時系統(tǒng)自動切換至報警參數(shù)所在畫面,同時在報警提示行以醒目的顏色顯示報警信息。
    還可將相關的監(jiān)視點生成實時趨勢圖和歷史趨勢圖,用于分析模擬量參數(shù)的變化趨勢,以讓操作人員掌握系統(tǒng)參數(shù)的變化趨勢,使系統(tǒng)保持最佳運行。
    數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理是這個系統(tǒng)的核心與目的所在。根據(jù)軟件提供的種類繁多的I/O驅動,可與現(xiàn)場各種各種類型的儀表設備通訊,將相關設備的運行參數(shù)采集到上位監(jiān)控界面上來。根據(jù)上位監(jiān)控軟件的完整的數(shù)據(jù)結構及功能強大的數(shù)據(jù)庫關功能,一旦接收到數(shù)據(jù),應用程序立即對數(shù)據(jù)進行處理與加工。
    系統(tǒng)還可根據(jù)生產(chǎn)的實際要求,通過監(jiān)控軟件與EXCEL電子表格的動態(tài)鏈接,任意定義各類表格及其格式,如班報表、日報表、月統(tǒng)計報表等。并且可以統(tǒng)計美意各報表的最大、最小值,做出相應的棒圖、趨勢圖等數(shù)據(jù)分析方案,使整個動力系統(tǒng)的能源計量,設備優(yōu)化運行和企業(yè)管理進入全面量化控制過程。
    (四)與二次表系統(tǒng)的性能比較
    相比之下,二次表系統(tǒng)的控制線路復雜,要實現(xiàn)一個簡單的單回路控制,需要在各種二次儀表之間來回接線,達到信號的輸入輸出來實現(xiàn)回路控制,這樣儀表盤內(nèi)的布線非常復雜,如果出現(xiàn)線路或者儀表故障,查起來很麻煩。而采用PLC系統(tǒng),只要將各種信號接入儀表盤內(nèi)的信號輸入輸出卡件,信號的輸入輸出都將由系統(tǒng)通過編程來實現(xiàn),省去了二次儀表之間的布線,相應的線路、儀表故障也隨之減少。特別當一個信號要同時控制幾個測量點時,二次表系統(tǒng)要增加許多輔助儀表才能實現(xiàn)該功能,而PLC系統(tǒng)只需修改一下程序就能達到目的,非常方便。
    站控PLC 硬件選用德國SIEMENS S7-300 PLC。S7-300 PLC是當前SIEMENS公司主推產(chǎn)品,在各行各業(yè)工業(yè)用戶如鋼鐵、化工、能源領域等廣為應用,經(jīng)過最惡劣工業(yè)環(huán)境的考驗,實踐證明該產(chǎn)品是當前最優(yōu)秀的PLC產(chǎn)品之一。人機界面軟件采用SIEMENS的WinCC5.0,人機界面友好,信息顯示生動明了,操作方便,反應快捷,中文文字報警與信息提示,多種數(shù)據(jù)統(tǒng)計表現(xiàn)手段,對話能力強大,同時可與SIMENES公司的產(chǎn)品無縫連接,還可通過預留通訊接口實現(xiàn)與SCADA系統(tǒng)通訊。
    (五)投資比較
    二次表系統(tǒng)一般投資在10萬左右,包括無紙記錄儀、閃光報警儀、24V直流配電器等二次表等設備。
    PLC站控系統(tǒng)一般投資在20萬左右,具體視控制點數(shù)而定。同時一次表要相應增加一些遠傳信號,比如閥門的開關信號等。
    五、結束語
    隨著公司規(guī)模的擴大,傳統(tǒng)的管理模式必將被淘汰。而站控SCADA系統(tǒng)技術含量高,操作方便,維護量小,它的應用降低了工作人員的勞動強度,提高了生產(chǎn)效率;且大大提高公司的自動化管理水平;也必將推進企業(yè)信息化建設,從而提升企業(yè)的整體形象。
 
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