乐东15-1气田天然气压缩机远程控制改造

田汝峰 刘 超 邓增利

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司)

乐东15-1气田天然气压缩机远程控制改造

田汝峰*刘 超 邓增利

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司)

乐东15-1气田的天然气压缩机控制系统是一套独立的AB PLC控制系统，中控室操作站只能监视天然气压缩机的部分参数，而不能对天然气压缩机进行控制。通过对中控DeltaV DCS系统进行通信改造，实现中控DeltaV系统与天然气压缩机PLC控制系统的MODBUS双向通信，并且在中控操作站增加天然气压缩机操控人机界面，最终通过MODBUS通信实现中控DCS系统对天然气压缩机的远程监控。

天然气压缩机 远程控制 人机界面 DCS

1 乐东15-1气田简介

乐东 15-1气田离海南省乐东县莺歌海 103 km，距三亚市南山110 km，东距乐东22-1气田20.4 km，水深约105.8m，采用8腿导管架综合平台。井口出来的天然气经气液分离器分离、天然气压缩机压缩和三甘醇脱水然后外输。

该气田设计日处理天然气能力为 192.6×104Nm3/d，配备两台天然气压缩机，其工艺流程如图1所示。

2 海上平台存在的问题

中海石油海上平台拥有一整套完善的生活设施、生产设施以及自动控制监控系统。海上平台的控制系统设计也是先进的，拥有完善的过程控制系统、紧急关断控制系统和火灾控制系统，可以完全满足在平台上进行日常生产和生活的需要。乐东15-1气田的设计也同样是完善的，但是气田也有它特殊的一面：为了满足下游用户的正常生产需要，气田在台风期间人员撤离后还要进行遥控生产。

图1 乐东15-1气田工艺流程

平台的初始设计生产人员只能在中控室远程监视天然气压缩机的主要参数，不能实现对压缩机的中控室远程控制。生产人员对压缩机的基本运行控制主要是对防喘振阀和NGP（压气机）转速的控制，而且对于这些控制只能在压缩机自身的就地控制盘上进行操作才能完成，中控室操作监控人员不得不在中控系统操作站和压缩机就地控制盘之间来回往返，给生产操作人员带来极大的不便，非常不利于生产人员的日常操作。不能在一台生产监控电脑上完成整个平台的生产系统监控，如果遇到生产工艺参数波动时监控人员会手忙脚乱、应接不暇。特别是在台风撤离期间，平台要继续保持生产，生产人员就要到乐东终端对乐东15-1气田进行远程遥控生产。但乐东终端无法控制平台压缩机的NGP（压气机）转速，因而也就无法调节天然气的外输量来保证工艺生产的稳定，这样就有可能导致平台生产关停，造成较大的经济损失。

造成终端无法控制天然气压缩机NGP（压气机）转速的原因是：乐东终端只有一台操作站来远程监控乐东 15-1气田，这个操作站通过终端EMERSON的PCS（过程控制系统）网络操作站远程登录到乐东15-1气田的PCS网络服务器进行监控和操作，而乐东15-1气田的PCS操作站画面上没有对压缩机进行控制的画面链接和数据链接，从而无法远程控制压缩机，而且天然气压缩机的触摸屏电脑没有和PCS操作站电脑进行网络连接，因此不能在乐东终端远程登录透平压缩机的触摸屏电脑。为了保证气田在台风期间也能正常生产，这是必须解决的一个重要问题。

3 解决方法

乐东气田群的控制系统有三个部分：乐东15-1气田、乐东22-1气田的中控系统与乐东终端的中控系统。通过卫星通信进行连接的乐东气田三个装置的中控系统网络连接的大致结构如下：乐东15-1气田的中控系统服务器电脑与乐东22-1气田的中控系统服务器电脑通过海底光纤进行网络连接，再通过卫星通讯与乐东终端的中控系统进行连接。

针对存在的问题，气田提出的解决方案为：将压缩机的操作站电脑加入到EMERSON的中控系统控制网络中来，然后在中控PCS的操作站画面加入控制压缩机所必须的显示和控制链接点，主要控制点为透平压缩机的防喘振阀和透平压缩机的NGP（压气机）转速控制。这样，就可以在台风期间人员撤离平台时在乐东终端中控PCS操作站远程登录到平台的PCS操作站对透平压缩机进行日常操作，同时可以通过切换画面进行整个气田生产工艺流程的操作。如果压缩机关停，也可以在乐东终端的PCS操作站先远程登录到平台的透平压缩机触摸屏电脑，将压缩机启动起来，然后再切换成远程登录到平台的PCS操作站进行整个平台的日常操作。这样，台风撤离期间平台上的所有操作都可以在乐东终端进行，实现平台在避台期间连续生产。

2010年4月压缩机工程师上平台调试压缩机，乐东15-1气田决定对压缩机的控制模式进行改造。由仪表部门人员配合SOLAR透平压缩机工程师进行两台压缩机的跟踪调试以及沟通改造。

4 改造过程

4.1 压缩机的触摸屏电脑加入中控系统网络

图2为乐东15-1气田中控系统网络拓扑简图。服务器电脑ES1501和应用站电脑AS1501通过两个网卡分别连接两个交换机SW1和SW2组成冗余的中控系统PCS操作站网络，ES1501和AS1501的第三个网卡分别连接光电集线器FOS5和FOS7，这样就使其连接到了乐东22-1气田PCS冗余操作站控制网络与乐东终端的PCS冗余操作站控制网络。

图2 乐东15-1气田中控系统网络拓扑简图

改造方案为：将ES1501服务器第三个网卡通过一个新增的交换机与两台压缩机操作站联成网络，再通过交叉网线将新增的交换机与光电集线器FOS5连接起来。这样，两台压缩机的操作站就连接进了EMERSON的PCS操作站控制网络，使得在乐东终端利用EMERSON的PCS操作站登录到平台压缩机操作站成为可能。改造方案如图3所示。

图3 改造方案

4.2 增加发送和接收数据链接

分别在EMERSON的DeltaV中控系统和透平压缩机PLC控制系统之间增加发送和接收数据链接。

图4(a)为改造之前中控PCS的DCS（集散控制系统）与压缩机A的PLC控制系统进行通信的通信卡——C23卡的端口P02的四个DCS（集散控制系统）接收数据包，这些数据包都是压缩机发送给中控DCS（集散控制系统）的模拟量和数字量，用于在PCS操作站显示模拟量和数字量的状态以及报警信息。 PCS的DCS（集散控制系统）不会发送模拟量和数字量的控制数据给压缩机，只是接受透平压缩机发送过来的数据包，所以在PCS操作站只能显示透平压缩机的运行工艺参数而不能控制压缩机的运行。现在如果要实现对压缩机的基本控制，必须增加压缩机防喘振阀手动/自动切换数字量和防喘振阀开度控制的模拟量、压缩机NGP（压气机）转速控制的模拟量。

图4 EMERSON的DeltaV系统增加数据包

图4（b）所示为改造后的结构，增加了两个DCS（集散控制系统）发出给压缩机的控制数据包DS02（模拟量浮点数双字类型）和DS06（数字量COIL类型）。对DCS（集散控制系统）控制器进行编程，实现数据打包发送、数据拆包显示和压缩机防喘振阀、压缩机NGP（压气机）转速的控制。

在PCS的操作站画面加入了压缩机的新增模拟量和开关量链接，使得在PCS画面可显示更多的关键数据；此外，还加入了控制压缩机新增功能的操作界面，可直接控制压缩机的一些关键参数。

以上技术改造工作可以归纳为以下四个步骤：

（1）在EMERSON的DeltaV系统增加发送数据包；

（2）压缩机新增接收数据包和在程序中进行数据链接以及做逻辑的工作；

（3）对DCS（集散控制系统）控制器进行编程，实现数据打包发送、数据拆包显示以及做逻辑的工作；

（4）在PCS的操作站画面加入压缩机的新增模拟量和开关量画面链接。

改造后的控制画面如图5、图6所示。

图5 改造后的PCS操作站显示和控制压缩机的画面

图6 压缩机NGP（压气机）转速控制面板

经过以上四个步骤改造，中控生产控制人员的生产监控电脑网络 （也就是PCS生产控制系统）就拥有了监视和控制天然气压缩机的监控画面和监控操作功能，就能完成对天然气压缩机防喘振阀和压缩机NGP（压气机）转速的控制，从而使得中控生产监控人员在生产监控系统PCS的操作站既能监控平台的生产工艺流程，又能监视和控制天然气压缩机的状态。也就是说，只使用一台生产监控电脑就可完成这个平台的所有生产监控，实现中控生产监控电脑对压缩机的远程监控。

5 改造效果

改造完成后，对压缩机进行了实际操作和监控测试，结果与预期一致。通过本次改造，可以在中控操作站直接操作压缩机，特别是在台风期间人员撤离后，在乐东终端就能遥控生产，避免了因天然气压缩机无法控制而导致的关停，获得了可观的经济效益。

[1]乐嘉谦.仪表工手册 [M].第2版.北京：化学工业出版社，1997.

[2]陈洪全，岳智.仪表工程施工手册 [M].第2版.北京：化学工业出版社，2005.

浙江丰利和宁波工程学院组建粉体材料实验室

最近，在宁波工程学院与中国科学院宁波材料技术与工程研究所合作共建的材料学院成立仪式上，国家高新技术企业浙江丰利粉碎设备有限公司董事长兼总经理余绍火向材料学院捐赠了价值50万元的超微粉体设备，用于组建丰利粉体材料实验室。

该粉体材料实验室以产、学、研融合为特色，建立多品种粉体材料中试、扩大试验及必要的小实验研究平台。实验室通过双方的优势互补，将培养一批既懂技术又懂市场，具有强烈开拓创新精神的复合型人才，形成一系列具有前瞻性、原创性的核心技术，承担粉体材料等方面的重大科技项目，提升双方在粉体材料科研领域的竞争力。

宁波工程学院是浙江省唯一被教育部确定的全国示范性高等工程专科重点建设学校，学院是一所以工科为主，管理、经济、文学、法学等多学科的全日制普通本科院校。中国工程院薛群基院士为材料学院首任院长。浙江丰利粉碎设备有限公司是我国超微粉碎设备的行业龙头企业，所开发的多项设备技术被评为国家新产品、国家重大产业技术开发专项、国家火炬项目和浙江名牌产品。

材料科学是21世纪三大支柱性高新技术之首。新材料产业是工业经济发展的朝阳产业。宁波工程学院把大学和研究所、知名企业集聚的教育资源和科研优势、技术应用结合起来，共同探索 “科教融合”，培养创新性应用人才，推进产学研一体化进程，努力使新材料研发和相关专业人才培养更好地服务于材料产业的发展。

据悉，浙江丰利和宁波工程学院自2007年开始产学研合作6年来，不论在学术交流还是项目开展上，都取得了显著的成效。双方共同承担的“皮革废弃物用作橡塑填充材料技术开发及产业化”项目列入浙江省重大科技专项，并已通过验收，为皮革废弃物资源的循环利用开辟了一条新途径。

(吴红富）

The Remote Control System Reconstruction of Ledong 15-1 Gas Field Gas Com pressor

Tian Rufeng Liu Chao Deng Zengli

The gas compressor control system of Ledong 15-1 gas field is an independent AB PLC control system,the operating station of center control room can only monitor partial parameters of the gas compressor and can not control the gas compressor.In order to establish MODBUSbi-directional communication between the DeltaV distributed control system and the gas compressor control system,reconstructs the communication of DeltaV DCSand adds the human machine interface of gas compressor control in the operating station.And finally,realizes the gas compressor remotemonitoring of DCS through MODBUS communication.

Gas compressor;Remote control;Humanmachine interface;Distributed control system

TQ 056

2012-10-19）

*田汝峰，男，1973年生，工程师。湛江市，524057。