长北项目地面工程自动化技术

2014-08-15张森索慧斌长庆油田第二采气厂陕西榆林719000

化工管理 2014年6期

张森索慧斌(长庆油田第二采气厂陕西榆林 719000)

1 网络结构

长北项目地面工程自动化控制系统，结合长北项目的实际情况，采用总体设计和规划，具有长北项目中外合作的特点。其主体框架结构长北项目控制中心SCADA系统、中央处理厂控制和联锁保护系统、井丛控制系统、视频监控系统以及配套的网络通讯系统，于2006年一次性建成。系统总体网络结构设计为分散型控制系统结构，通过支持标准TCP/IP协议的局域网连接，从地理上分散的各个区域采集数据。

按照现有的管理模式和项目分布，长北项目自控制系统网络结构可简单划分为长北项目控制中心和处理厂、集气站、井丛控制系统两级，其中包括：控制中心的工程师站、操作员站、培训工作站、冗余数据服务器、冗余历史磁盘阵列、GPS时钟同步系统、PI实施数据库；长北天然气处理厂DCS（集散控制系统）、IPS（仪表保护系统）、FGS（气体及火焰探测系统）、井丛RTU/IPS、集气站RTU等。各个子系统分散在全项目范围内，既互相独立，又互相联系。

2 功能设置

2.1 集气站站控系统

集气站站控系统是指长北项目试生产作业区各集配气站站控系统，它实现了对各集配气站现场生产过程参数和设备状况的数据采集、控制、报警管理和联锁保护。其具体功能为：监测站内各主要设备运行状态；在线自动计量多路符合国家标准要求的流量计算；控制和调整主要生产变量的设定值，独立完成站内的各项现场控制任务，如调节控制、逻辑控制、顺序控制等；显示动态工艺流程和辅助系统画面，工艺参数趋势显示，生产报警画面显示，测控设备运行状态总画面显示。

2.2 井丛控制系统

长北项目井丛控制系统，实现了对各井丛现场生产过程参数和设备状况的远程数据采集、远程控制、报警管理和联锁保护。其具体功能为：远程监测井丛内各主要设备运行状态，如井口压力、温度、流量、外输压力、井口注醇量、甲醇罐的液位、泵的状态等；在线自动计量各单井井口流量；远程控制和调整井口流量、节流后温度和压力以及井丛外输压力；远程开关阀门和启停泵；单井紧急关停和井丛生产工艺紧急停车；显示动态工艺流程和辅助系统画面。

2.3 天然气处理厂控制系统

长北天然气处理厂过程控制系统（DCS），它主要实现对处理厂内工艺设备、公用辅助系统的参数采集、控制与监视，历史数据的保存，报表的生成、报警的处理等功能。长北天然气处理厂仪表保护系统(IPS)是在生产工艺参数非正常时，为保护处理厂人员和工艺设备的安全而进行紧急停车的控制系统。根据生产工艺要求，可实现以下逻辑功能：①中央处理厂紧急停车；②中央处理厂过程停车；③脱水脱烃装置单元紧急停车；④脱水脱烃装置单元过程停车；⑤凝析油稳定装置单元停车；⑥甲醇再生装置单元停车；⑦井丛紧急停车(单个井丛紧急停车不会影响其它井丛和CPF的正常生产)；⑧井丛过程停车；⑨CPF消防设备远程启动；⑩操作旁路开关及指示等。为了保证系统的安全可靠，长北天然气处理厂仪表保护系统(IPS)与过程控制系统（DCS）在处理器、逻辑程序、功能模块、现场仪表等方面相对独立，但在网络通讯和数据处理方面又相互联系。

火焰及可燃气体探测系统(FGS)是用来监测生产现场火焰信号和测量可燃气体浓度。当有气体泄漏和火灾发生时，系统就会报警，中控室人员经过确认后就可以进行相应的处理，必要时可以从中控室的操作台上远程启动消防泵。它与IPS、DCS在硬件和控制逻辑上相互独立。FGS系统的数据可以传至DCS系统，通过DCS系统来监控，与DCS、IPS并列运行。

2.4 长北项目控制中心

长北项目控制中心是整个长北项目地面工程正常生产的重要控制管理层，它直接收集各控制系统的生产数据，建立相应的生产数据，并实时的向更高一层生产调度管理中心传送现场信息。其主要功能为：监视长北中央处理厂、各井丛及集气站的工作状态及设备运行情况，采集各控制系统主要生产运行数据和状态信息，建立实时、历史数据库；为各控制系统提供必备的生产运行参数；发布生产调度指令和事故决策指令；随时提供全厂的生产信息图形显示及历史资料的对比和趋势显示。实现了对整个项目进行集中监控、统一调度管理，井丛装置无人值守、操作，中央处理厂各装置无人值守，确保操作人员的人身安全和项目的安全运行。

3 控制系统硬软件配置

3.1 井丛和处理厂工艺控制系统

采用CENTUM-CS3000集散控制系统，硬件主要包括工程师站、操作员站和现场控制系统。现场控制系统处理器均采用双冗余容错结构，其它硬件从外部电源到内部的电源模块、通信线路、I/O卡件等均采用冗余结构。系统采用热切换技术、容错技术等一系列措施。

3.2 处理厂IPS、FGS系统

由安全控制站、安全工程师站和实时控制网构成。其中，安全控制站SCS采用SSC10D-S控制器，由冗余容错CPU、冗余电源卡件、通讯卡和I/O卡件等构成。

3.3 长北项目控制中心

设置操作员站4台、工程师站2台、冗余数据服务器一套、冗余历史磁盘阵列一套、GPS时钟同步系统一套、PI实施数据库、各类打印机。操作员站和工程师站选用高性能工控计算机，操作系统为WINDOWSXP，安装有CENTUM-CS3000监控软件。服务器和磁盘阵列采用高性能的工作站。在控制中心，还有设置了紧急控制盘，如果出现紧急情况，在中央控制室可采取手动方式进行控制。