文96地下储气库SCADA系统应用探究

孙迪

【摘要】本文主要探讨了文96地下储气库SCADA系统的架构和主要功能介绍，并提出对目前自控工作的难点及建议。

【关键词】文96地下储气库 SCADA系统

1 简述文96地下储气库SCADA系统架构

1.1 简述文96地下储气库SCADA系统

文96地下储气库SCADA系统由AB的PLC、HIMA的ESD、研华通讯服务器、DELL数据服务器、Web服务器、操作员工作站、报表打印机、交换机、路由器等设备组成，主要完成储气库工艺数据采集、监视、控制等功能，并向调度中心传送实时数据，接受调度中心下达的任务。

1.2 SCADA系统网络架构

总体结构可以用“三点一线”和“四层三网”来概括。三点：指工程师站、操作员站、现场控制站，一线：指通信网络；

四层：现场层、控制层、监控层、管理层，三网：控制网络、监控网络、管理网络。

2 文96地下储气库SCADA系统主要功能介绍

2.1 简述文96地下储气库控制系统的HMI

注采站控制系统的HMI软件使用Cegelec公司的VIEWSTAR系统软件。 VIEWSTAR系统软件是基于西门子公司PVSS 软件的分布式可扩展架构，是针对广域/分布式SCADA系统的解决方案。

2.2 数据采集及状态监控功能

HMI中共有34个监控画面，可以实现对3台压缩机参数、丙烷压缩机参数、空压机参数、站场工艺参数、计量数据、色谱仪数据、水露点分析仪数据、脱水橇参数、14口单井的温度压力等数据的采集，并能实现对站场各设备、ESDV/BDV/液位控制/调压阀门、井口地面/井下安全阀的运行状态监控。

2.3 报警功能

报警总界面有三类报警，其中A类报警为红色、B类报警为黄色、C类报警为蓝色。背景快速闪烁表示在该区域内至少有一条报警没有消除，背景慢速闪烁表示该区域内已经消除的报警信息至少有一条没有被确认，背景不闪烁表示所有的报警都已经确认但仍有报警信息存在，没有报警颜色表示该区域内没有报警信息存在，报警显示的优先级为快速闪烁>慢速闪烁>不闪烁>无颜色。

2.4 人工控制的主要内容

操作人员可以通过操作员站的HMI实现对注采站气液联动阀、单井关断ESDV、紧急放空BDV、自用气调压阀组进气切断阀、吸收塔三甘醇富液出口切断阀的开关操作；并且可以实现对注采站压缩机组出口回流调压阀、单井采气管线上的迷宫式调压阀、气动双作用节流截止阀、吸收塔三甘醇富液出口液位控制阀、闪蒸罐三甘醇富液出口液位控制阀与天然气出口调压阀、轻烃分离器轻烃出口液位控制阀、一级冷箱天然气外输调压阀、二级冷箱丙烷进口液位控制阀的手动/自动切换。

2.5 简述文96地下储气库注气期控制系统的工艺控制操作原则

（1）在储气库注采、采注转换前，需要切换注采气工艺逻辑控制程序。

（2）井场内某一口单井管线压力低于6MPa，只关闭该井对应的注采站内的ESDV及井口的地面安全阀。

（3）注采站内的注气汇管压力与注采阀组区14口单井管线压力中任意一个同时出现高于23.5MPa，或注采阀组区14口单井管线压力任意两个同时高于23.5MPa，则触发停压缩机命令。

（4）壓缩机出口压力高于25MPa、或进口压力低于5MPa对应的压缩机停运，此逻辑是由压缩机控制柜实现

（5）注采站外输阀组内的气液联动阀与清丰站内控制储气库集输气的ESDV其中任何一个阀门出现了事故关断，则触发操作员工作站报警，当操作员确认报警后，下发二级关断指令。

（6）来气阀组、计量分离器、压缩机房、注气阀组可燃气体高高报警时触发二级关断命令，并触发操作员工作站报警，当操作员确认报警后，下发二级关断指令。

（7）来气阀组、计量分离器、压缩机房、注气阀组发生火灾，或一级紧急关断指令发生时，由操作员判断是否确实发生火灾，手动触发ESD按钮触发ESD逻辑，触发一级关断命令。

（8）当井场某一口气井发生火灾时关闭该井所在井场所有单井对应的注采站站内的 ESDV、井口的地面安全阀、井下安全阀。 （注采气工艺逻辑控制一致）

（9）压缩机组出口回流管线上的调压阀正常情况下为关闭状态，当回流管线压力高于23MPa时打开。

㈥、简述文96地下储气库采气期控制系统的工艺控制操作原则

（1）当注采阀组任一单井调压阀后的管线压力高于7.6MPa，则该单井对应的调节阀关小。

（2）采气汇管压力高于7.6MPa则触发操作员工作站报警，当操作员确认报警后，下发二级关断指令。

（3）进出站管线上的气液联动阀前后压力同时高于7.6MPa 时，则触发操作员工作站报警，当操作员确认报警后，下发二级关断指令。

（4）来气阀组、脱水区、采气阀组区、可燃气体高高报警时，触发操作员工作站报警，当操作员确认报警后，在操作员画面下发二级关断指令。

（5）来气阀组、脱水区、采气阀组、分离过滤区发生火灾，或一级紧急关断指令发生时，由操作员判断是否确实发生火灾，手动触发ESD按钮触发ESD逻辑，触发一级关断命令。

（6）中控室ESD辅助操作台中的1、2、3级ESD关断按钮及现场的2个ESD关断按钮。分别表示的意思为： 1级关断按钮（操作台1级关断按钮和现场2个ESD按钮均为1级关断按钮）按下时执行如下动作：

①同时关闭注采站外输阀组内的气液联动阀与清丰站内控制储气库集输气的ESDV；

②同时关闭注采阀组区14口单井的ESDV；

③同时停压缩机；

④延时20秒后注采站内所有BDV（共3台）打开；2级关断按钮按下时执行如下操作： 3台压缩机同时关闭，延时5s后，关闭注采站外输阀组内的气液联动阀与清丰站内控制储气库集输气的ESDV和注采阀组区14口单井的ESDV；3级关断按钮按下时，触发压缩机停运命令、延时5秒后，关闭注采阀组区14口单井的ESDV。

（7）自用气调压阀组区三级调压后的出口管线上的三个压力变送器中其中任何2个检测的压力超过0.56MPa，则自动关断自用气调压阀组进气控制阀。

（8）吸收塔三甘醇低液位开关低低报警时（≤200mm）关断吸收塔三甘醇富液出口控制阀，同时关断吸收塔三甘醇液位调节阀。（吸收塔三甘醇液位传感器检测液位达到1000mm时，吸收塔三甘醇液位调节阀自动执行全开命令，若液位降至400mm时则该阀自动执行全关命令 ）

（9）脱烃出口调压阀调压前压力低于6.0MPa，则该阀动作。停产时，可切换到手动模式，远程关闭调节阀。

3 目前自控工作的难点及建议

VIEWSTAR系统软件（客户端）不定期强制退出，且无法再次运行。

处理方法：两台数据服务器通过GPS进行校时。

原因分析：

（1）VIEWSTAR系统软件大部分画面的打开和关闭都会访问内部的DP点，而这些DP点都带有时间戳，如果要写进去的值的时间戳比现在值的时间戳还老，将无法成功写入，DP值无法更改，最终导致逻辑无法往下进行。

（2）时钟不同步，也可能导致客户端写往服务器的时间戳比服务器的老，以至于无法成功写入，导致窗口无法响应，只要写入的值的时间戳比原有值的时间戳新， 那么问题就会自动解决了。

分析验证：手动把客户端时间往后设，经常能复现这个现象。

根本的解决方法：需要调整两台数据服务器通过GPS同步的间隔。