浅谈天然气处理厂通信系统设计

陈庚* 唐胜安 张亚飞

（中国石油工程设计有限责任公司西南分公司）

浅谈天然气处理厂通信系统设计

陈庚* 唐胜安 张亚飞

（中国石油工程设计有限责任公司西南分公司）

针对国内外几个大型天然气处理厂的通信系统设计，依据相关设计规范，从话音通信系统、办公计算机网络、工业电视系统、入侵报警系统、火灾自动报警系统等方面，分析了天然气处理厂通信系统设计的特点。从设计的角度，指出天然气处理厂通信系统设置应当注意的相关问题。同时，借鉴国外先进设计理念，提出天然气处理厂通信系统未来发展的3个方向：在天然气处理厂内设置专用的地下通信管道、门禁系统和数字化光纤通信网络。

天然气处理厂；通信系统设计；话音通信系统；入侵报警系统；火灾自动报警系统；光纤通信网络

随着新通信技术的层出不穷，传统的话音沟通已经不能满足现代化天然气处理厂的生产管理需求。本文通过对多个天然气处理厂（如长北气田地面处理工程天然气处理厂、土库曼斯坦巴格德雷合同区域A区块地面工程天然气处理厂等）通信系统设计的分析，结合相关设计规范《石油化工企业电信设计规范》（SH/T 3153—2007）、《石油化工装置电信设计规范》（SH/T 3028—2007）、《工业电视系统工程设计规范》（GB 50115—2009）、《入侵报警系统工程设计规范》（GB 50394—2007）、《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—1998），并借鉴国外石油公司的先进设计理念，从设计的角度，提出天然气处理厂通信工程的相关问题及未来发展方向。

1 天然气处理厂通信系统设计

天然气处理厂通信系统由话音通信系统、办公计算机网络、工业电视系统、入侵报警系统、火灾自动报警系统等子系统组成。

1.1 话音通信系统设计

天然气处理厂话音通信分为室内固定电话、室外防爆电话以及室外无线电话。话音通信的设计根据生产管理需求、建筑单体布置、厂内定员及功能需要来确定。

1.1.1 室内固定电话配线系统

固定电话模式的选择（模拟话音或数字话音）是根据整个气田通信方案以及建设方对于气田话音通信整体规划设计的。现仅对模拟话音和数字话音的外围配线部分进行论述。

1.1.1.1 模拟话音

传统模拟话音系统由程控电话交换机、保安配线柜、用户线路及电缆分线箱组成。程控电话交换机容量设置应满足《石油化工企业电信设计规范》（SH/T 3153—2007）要求。从保安配线柜敷设市话电缆至厂内其他需要设置电话的建筑单体。

程控数字电话交换机主要由控制部分、交换网络、用户中继部分及维护、计费、外线测量设备等组成。程控电话交换机引出的电、光缆通过音频配线架、数字配线架、光缆配线架的跳接，与用户电缆、中继电缆、光缆、传输设备连接，至各用户终端、对端交换局设备等。

1.1.1.2 数字话音

数字话音系统即 IP电话，它是以国际互联网（Internet）为语音传输的媒介、实现语音通信的一种全新的通信技术，是话音通信的未来发展方向。目前，在石油天然气行业已经开始广泛应用。

IP电话系统一般由3部分构成：电话、网关（服务器）和网络交换机。电话是指可以通过本地电话网连到本地网关的电话终端；网关是 Internet网络与电话网之间的接口，同时它还负责进行语音压缩。

根据中心机房与外围建筑单体的距离可选择使用双绞线连接或光缆连接。无论模拟话音还是数字话音，在做外围配线设计时，在办公室要对话音端口设计留有一定富余量。例如，在双人间的办公室设置2个话音端口，4人间的办公室设置4个话音端口。

1.1.2 扩音对讲系统

根据厂内装置区操作岗位的需求，为确保操作人员在防爆区内及高噪声环境下与控制室及时有效沟通，在天然气处理厂设置扩音对讲系统。扩音对讲系统的设计应满足《石油化工装置电信设计规范》（SH/T 3028—2007）的要求，其宜与火灾报警系统联动，以便在发生火灾等紧急情况时，及时通过扩音对讲系统发布报警信息。

根据天然气处理厂规模情况，选择采用无主机式扩音对讲系统或有主机式扩音对讲系统。对于规模大、装置多、话站数量超过100套的天然气处理厂，宜采用有主机式扩音对讲系统。

室外话站的设置应充分考虑操作人员的需求，结合装置的平、立面图纸来设计话站的安装位置。尤其要注意的是，若处理厂部分装置有2层或3层上人平台，布置话站时，应全方位考虑装置的布置情况，不能遗漏装置2、3层上人平台的话站安装位置。

1.1.3 室外无线电话

对于中小型天然气处理厂，配置一定数量的无线防爆对讲机即可；对于大型天然气处理厂，则宜设置室外基站，配置无线集群通信系统。

1.2 办公计算机网络

由于现代化办公对于计算机网络的需求日益提高，宜在天然气处理厂设置千兆以太网络。办公计算机网络由3层中心网络、传输线路（光、电缆）、配线架、二层网络交换机、终端设备等组成。

设计计算机网络配线时，办公室内，应考虑充足的网络端口，除了要考虑办公人员计算机的网络端口外，还需考虑打印机等办公设备的网络端口。从巴格德雷合同区域 A区块地面工程天然气处理厂［1］现场实际运行情况来看，在2人间办公室设置2个网络端口已经不能满足实际办公需求，建议在每个2人间办公室设置3个网络端口，4人间办公室设置6个网络端口。另外，考虑未来办公网路系统的扩容需求，从通信机房敷设至其他建筑单体的光缆宜采用8芯以上。

1.3 工业电视系统

工业电视系统由前端摄像单元、传输线（同轴电缆或光缆）、视频光端机、视频分配器、视频服务器及大屏幕显示系统等组成。

天然气处理厂工业电视系统设计应满足： 《工业电视系统工程设计规范》（GB 50115—2009）中的相关规定。结合长北气田地面处理工程天然气处理厂和巴格德雷合同区域A区块地面工程天然气处理厂的工业电视系统运行情况，在天然气处理厂宜设置2套工业电视系统，即工艺过程监视系统及周界安全监视系统。

1.3.1 工艺过程监视

工艺过程监视系统监控中心及显示设备宜设置在中央控制室，根据外围监视前端数量配置中心设备及显示大屏幕。工艺过程监视典型系统配置见图1。

一是，设计装置区监视点位时，需要特别注意部分生产装置有2层或3层上人平台，监视点位的设置应结合装置平、立面图进行布局；二是，随着生产管理需求的日益提高，布置摄像机点位时，除了监视室外装置，还需监视生产过程中部分重要的室内设备，如各种类型的压缩机房、锅炉房及变配电所等；三是，厂区面积较大、监视前端数量较多时，宜采用视频矩阵控制系统。当中心设备与监视前端距离超过 500m时，宜采用光缆传输，光缆芯数宜为8芯及以上；四是，采用光缆传输时，需要充分考虑视频光端机的安装方式、地点及供电条件。

目前，天然气处理厂工业电视系统前端设备大部分采取通信机房集中供电模式，但是对于距离通信机房太远的前端设备，适宜就近取电。

1.3.2 周界安全监视

周界安全监视系统监控中心宜设置在主门卫，当厂区面积较大时，宜在第二或第三门卫设置分控。周界安全监视系统应与入侵报警系统联动。

图1 工艺过程监视典型系统示意

1.4 入侵报警系统

入侵报警系统通常由前端设备（包括探测器和紧急报警装置）、传输设备、处理/控制/管理设备和显示/记录设备等部分构成。入侵报警系统设计应满足 《入侵报警系统工程设计规范》（GB 50394—2007）的相关规定，结合巴格德雷合同区域A区块地面工程天然气处理厂入侵报警系统工程设计情况，设计入侵报警系统应注意以下几个方面。

一是，入侵报警系统主机及报警设备宜设置在天然气处理厂门卫室，当厂区较大时，宜采用2套主机，分别设置在 2个门卫室，2套主机间需要联动；二是，每对探测器应设置一个独立防区，探测器探测距离以不超过 100m为宜；三是，根据天然气处理厂所处地理位置的气候条件及地形条件选择探测器类型，充分考虑风沙天气对探测器的影响。对于不规则的外周界，宜选择振动式的入侵探测器；四是，防区划分需要与周界安全监视系统密切结合，并与之形成联动。

1.5 火灾自动报警系统

火灾自动报警系统由触发装置、火灾报警装置、火灾警报装置以及其他辅助功能的装置组成。在火灾初期，其能将燃烧产生的烟雾、热量、火焰等物理量，通过火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，发出报警，并同时显示出火灾发生的部位、时间等。

为满足现代化工厂建筑物防火需求，防止和减少火灾危害，保护人身和财产安全，天然气处理厂必须设置火灾自动报警系统。

设计天然气处理厂火灾自动报警系统时，除了满足 《火灾自动报警系统设计规范》（GB 50116—1998）的要求，还应与建筑防火设计［2］、消防灭火系统设计［3］充分结合。在设计准备阶段，应先确定天然气处理厂内建筑单体的火灾危险性分类，并与消防灭火系统结合考虑，确定是否需要联动的消防设备。天然气处理厂内火灾自动报警系统宜设置单独的消防控制室。

近几年，中国石油在国外建设的天然气处理厂工程项目逐渐增多，在该类工程项目设计时，作为安全生产的重要组成部分，火灾自动报警系统设计必须执行工程项目所在国的火灾自动报警系统设计规范、标准的要求。例如巴格德雷合同区域A区块地面工程天然气处理厂，按照土库曼斯坦国家标准，烟感、温感的布置密度比国内设计规范要求更大。

2 通信系统设计发展趋势及建议

2.1 通信总平面

目前，国内天然气处理厂通信系统室外电缆多采用直埋敷设、在电力专业或仪表专业电缆沟内敷设、在工艺管架上敷设3种方式相结合。而国外一些工程项目在天然气处理厂内都设置专有的地下通信管道。

在天然气处理厂内设置地下通信管道，虽然占用了处理厂内相对紧张的地下资源（地下管道密集），但是对于后期检修、维护通信线路以及系统扩容具有其他敷设方式不可比拟的优势。在天然气处理厂内设置专有的地下通信管道网络是值得推广的。

2.2 门禁系统

门禁系统又称为出入口控制系统，现已发展成为一套现代化的、功能齐全的管理系统，对出入门和通道的管理也早已超出了单纯的对门锁及钥匙的管理，不但可以作为进出口管理使用，而且有助于工厂内部的有序化管理。

对于天然气处理厂这种存在高风险安全隐患的场所，在一些关键区域设置门禁系统，可以让管理者对装置区内作业人员情况一目了然，有效杜绝安全隐患。目前，国内天然气处理厂还未设置门禁系统。建议在以后的天然气处理厂设计中，增加门禁系统设计。

2.3 天然气处理厂内光纤通信网络

国外先进的石油公司已逐步开始在天然气处理厂内各单体之间设置光纤通信网络，在全厂设置数字化通信网络。所有通信信号（监控视频、IP话音、办公计算机网络、火灾自动报警信号、门禁系统数据等）均通过光纤通信网络传输至通信机房。随着光缆及光纤通信设备的高速发展，光纤通信系统的投资也在逐步下降。在天然气处理厂内设置光纤通信系统代替传统的敷设本地电缆传输通信信号，将进一步降低项目投资，有利于统一各项通信子系统的通信接口，更能适应通信技术高速发展的需求。

[1] 陈庚,徐斌,黄羚.巴格德雷合同区域 A区块地面工程天然气处理厂通信系统施工图设计[R].成都: 中国石油工程设计有限责任公司西南分公司,2008.

[2] 赵华田,邓晔.天然气处理厂建筑防火设计要点[J].天然气与石油,2011,29(1): 70-74.

[3] 刘晋萍,朱华荣.大型油气处理厂消防系统的设计[J].天然气与石油,2009,27(3): 42-44.

[4] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.SH/T 3153—2007 石油化工企业电信设计规范[S].北京: 中国石化出版社,2007.

[5] 中华人民共和国国家发展和改革委员会.SH/T 3028—2007 石油化工装置电信设计规范[S].北京: 中国石化出版社,2007.

[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50115—2009 工业电视系统工程设计规范[S].北京: 中国计划出版社,2009.

[7] 中华人民共和国建设部.GB 50394—2007 入侵报警系统工程设计规范[S].北京: 中国计划出版社,2007.

[8] 国家质量技术监督局,中华人民共和国建设部.GB 50116—1998 火灾自动报警系统设计规范[S].北京:中国标准出版社,1998.

陈庚等. 浅谈天然气处理厂通信系统设计. 石油规划设计，2011，22（4）：52～55

TE688，TN914

A

1004-2970（2011）04-0052-04

* 陈庚，男，助理工程师。2002年毕业于重庆大学数理学院信息与计算科学专业，获理学学士学位。现在中国石油工程设计有限公司西南分公司，长期从事石油天然气行业通信工程设计工作。地址：四川省成都市小关庙后街25号，610017。E-mail：chengeng@cpe-sw.com

2011-02-11

谷风桦