楊全博

國家管網(wǎng)集團北方管道公司

背景

站場(chǎng)一鍵啟停是天然氣管道站場(chǎng)運行的關(guān)鍵技術(shù)，也是站場(chǎng)運行實(shí)現無(wú)人化、智能化的基礎。目前國內傳統壓氣站控制系統采用站控系統、輔助控制系統以及壓縮機控制系統相互完全獨立的配置模式。各個(gè)系統之間PIC的數據交流大多使用ModbusRTU通訊協(xié)議，通訊帶寬不夠、穩定性相對不高。

中俄東線(xiàn)黑河壓氣站整合壓縮機組及輔助系統的控制系統，在此基礎上將壓縮機組PLC（控制系統）與站控PLC進(jìn)行了整合，按照無(wú)人值守標準進(jìn)行控制邏輯優(yōu)化，實(shí)現了壓縮機組一鍵啟停和站場(chǎng)一鍵啟停。

功能

（1）壓縮機組一鍵啟停。根據機組情況，預選工作機組和備用機組，調控中心只需發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)命令，壓氣站各輔助系統按一定順序和邏輯自動(dòng)啟動(dòng)，各臺壓縮機組按順序依次啟動(dòng)達到最小轉速后，進(jìn)入防喘振和負荷分配控制，根據設定的流量或壓力實(shí)現負荷自動(dòng)調節以及機組自動(dòng)啟停。調控中心實(shí)時(shí)對壓縮機組及輔助系統進(jìn)行監控。

（2）壓氣站遠程一鍵啟停。由狀態(tài)反饋與報警監測、自動(dòng)導通站內工藝流程、壓縮空氣系統自啟停、壓縮機廠(chǎng)房風(fēng)機自動(dòng)分配、壓縮機組一鍵啟動(dòng)、防喘控制與負荷分配自動(dòng)投用6個(gè)部分組成。包括正常停站、多機停止、多機保壓停機、多機泄壓停機、全站ESD等5種模式（圖 1）。

圖 1 站場(chǎng)一鍵啟停的系統構成

（3）控制系統配置優(yōu)化。壓縮機輔助系統如潤滑油系統、后空冷器等核心設備由壓縮機控制系統直接控制；將變頻控制系統、壓縮機組供電系統、水冷系統3 種設備與啟停機組相關(guān)的關(guān)鍵參數，通過(guò)硬線(xiàn)整合到壓縮機控制系統；其他各輔助系統的參數分別由其廠(chǎng)家獨立的控制器進(jìn)行采集，并通訊到每臺壓縮機控制系統。為保證大數據下的 SCADA 系統數據采集穩定性，采用了高性能服務(wù)器—客戶(hù)端結構，將壓縮機控制系統的工藝系統圖、潤滑油系統圖、干氣密封圖、軸系振動(dòng)圖、啟停機組圖等畫(huà)面與站控畫(huà)面全面顯示在 PCS（過(guò)程控制）系統上。

將負荷分配PLC整合入站控PLC，整合壓縮機控制系統的過(guò)程控制及安全儀表部分，全站只設有站控過(guò)程控制PLC、站控安全儀表PLC、四套壓縮機控制系統PLC，數量降低了50%。同時(shí)將控制系統網(wǎng)絡(luò )分為控制網(wǎng)和設備網(wǎng)，控制網(wǎng)用來(lái)傳輸北京油氣調控中心、站控系統HMI與站場(chǎng)過(guò)程控制系統PLC通訊數據，設備網(wǎng)用來(lái)傳輸各系統控制器之間的交換數據，保障了數據傳輸帶寬，并采用國產(chǎn)PLC可在設備網(wǎng)使用UCP協(xié)議，通訊速率達到108 Mbps。

啟示

壓縮機組一鍵啟停改造后，壓縮機組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，提高了控制系統可用性，改變了人工判斷、現場(chǎng)操作、步驟繁瑣的傳統壓縮機組啟動(dòng)模式，顯著(zhù)降低現場(chǎng)運行人員數量和工作強度。建議下一步將壓氣站壓縮機組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(jiǎn)介：楊全博，1984年生，畢業(yè)于大連理工大學(xué)，高級工程師，現從事長(cháng)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。