原油长输管道运行的自动化控制

王瑞红 烟台汽车工程职业学院

原油长输管道运行的自动化控制

王瑞红 烟台汽车工程职业学院

原油长输管道系统是一个复杂的连续的工作系统，传统的生产方式依靠相关工作人员根据设备原始参数和经验进行调试，确定最终的运行参数和流程。基于长输管道运行目前出现的生产和管理问题，建立了以SCADA（数据采集与监测控制）系统为核心，由信号采集、信号传输、信号分析处理三部分组成的自动化控制系统。采用自动化控制技术，不仅实现了计算机自动控制生产作业，而且使所有可监控项目长期地保持最佳运行参数和状态，减少了人工劳动和人为操作的失误，降低了事故风险。

原油长输管道；信号采集；信号传输；自动控制

1 管道运行现状

1.1 管道发展历程

19世纪60年代，美国在宾夕法尼亚州建成了全世界第一条输油管道，成为了世界商用长输管道工业的开端。历经150多年的发展，全世界管道铺设总计已达230万公里，远远超过世界铁路现有里程，承载着世界范围内经济油流等流体的运输，在世界经济中起着举足轻重的作用。目前，在欧美发达国家，管道网络已经十分成熟，基本实现了所有原油运输的管道化；但在亚非等地区，原油运输工业发展还不完善，管道建设任重道远。

我国使用管道运输的历史也比较早，可以将我国的长输管道建设简明地划分为早期阶段、中期阶段、后期大发展阶段。

（1）早期阶段。早期阶段指从世界首条输油管道建成到20世纪70年代我国管道建设的启蒙阶段。70年代之前，我国工业基础相对落后，相关技术都处于起步阶段，我国只有三条长输管道，而长输管道总里程也仅有600km。这三条管道中最长的是1958年建设施工的克拉玛依到独山子的300km输油管道，管径只有159mm。进入60年代，又相继建设了胜利油田东营至辛店的东辛线和大港油田大港至周李庄的大周线。

（2）中期阶段。中期阶段是指20世纪70年代到80年代中期，这一时期是我国管道建设的基础阶段。两条以大庆油田为起点的输油管道工程的上马标志着我国管道建设进入了中期阶段。这两条线路分别是大庆—大连及大庆—秦皇岛的输油管道。这两条输油管线是我国当时最长的原油长输管道，在中国管道史上具有十分重要的地位。随后，在大庆—秦皇岛一线的基础上，又建设施工了秦皇岛—北京输油线路，全长350km，输油管道直径529mm，年输能力750万吨。这条线路的建设把大庆的原油成功运送到了北京；与此同时，1974年我国的原油长输管道迈出了国门，从中国起至朝鲜止，铺设了原油成品油同沟双线管道，长度均为30km，原油管道直径377mm，成品油管道直径219mm。随着国内各大油田陆续投入开发，我国的管道建设从东北蔓延到全国。在十年的时间内，相继建成了多条管道线路，如图1所示。在中期阶段华东、华北、华中以及西北地区也相继铺设了基本的管道干线，全国原油管道运输雏形基本形成。

图1 中期阶段原油长输管道建设情况

（3）后期大发展阶段。主要是指从20世纪80年代中期至今的整个发展阶段。在中期阶段管道干线雏形的基础上，后期阶段全国又建成了东黄复线、花格线、阿赛线等一大批具有高科技含量的原油长输管道。后期大发展阶段管道的建设极大地丰富了全国原油长输管网，使我国的石油运输稳步走向管道化、网络化、高效化。

1.2 管道运行中的问题

原油长输管道经历了上百年的发展，技术趋向成熟，网络逐渐完善，为国民生产生活带来了极大的便利。但是管道本身技术复杂，管网所经区域自然人文环境不一，因此，长输管道运行中依旧存在着各种各样的问题，尤其是对自动化控制技术引进与加强的要求甚为迫切。原油长输管道运行中的突出问题见表1。

表1 原油长输管道运行中存在的问题

2 自动化控制

原油长输管道系统是一个复杂的、连续的工作系统，传统的生产方式依靠相关工作人员根据设备原始参数和经验进行调试，确定最终的运行参数和流程。基于长输管道运行目前出现的生产和管理问题，建立了以SCADA（数据采集与监测控制）系统为核心，由信号采集、信号传输、信号分析处理三部分组成的自动化控制系统[1]。

2.1 信号采集

信号采集系统通过在场站、管线等位置安装传感器等数据采集设备，全天候监控计量设备、中转联合集输管网等，并及时对所收集数据进行处理、编辑、上载数据库。数据采集系统具有综合分析实际生产状态、及时调控、危险行为报警等诸多功能。信号采集设备主要包括压力温度变送器、电磁流量计、热电阻、热电偶、危险气体警报器等，这些高性能的变送器及传感器，经过改装可很好地适应管道所经区域的自然及生产环境，为长输管道运行提供安全可靠的保障。

2.2 信号传输

信号传输系统根据长输管道运行实际情况以及自动化控制的需求，采用有线、无线传输方式相结合的方法：对于网络线路铺设较完善的区域，采用传统的有线传输模式，保证数据稳定完整的传输；对于网络线路铺设欠完备、分散存在的场站等设备，采用无线传输模式，以实现最大范围的数据收集。

2.3 信号分析处理

信号分析系统是自动化控制的核心。在长输管道实际工作现场数据采集的基础上，要对数据进行后续的审核、处理、上载等工作，这些数据主要包括场站和管线的生产数据，以及每项生产数据对应的生产制度参数等。数据处理的精确性直接关系到后续综合分析的可靠性。在完成数据上载之后，计算机系统自动对数据进行实时分析和处理，及时发现异常数据并发出指令进行调整，使长输管道长期保持安全稳定和最优的运行状态。另外，各个管道运行管理部门还可根据自己的需要，对中枢计算机所获得的数据进行分析汇总，生成生产运行报表，辅助管理者掌握即时生产运行信息，方便对长输管道各个部门做出最优决策[2]。

原油长输管道自动化控制系统发展迅速。从东部的大庆油田、胜利油田到中西部的新疆油田、长庆油田等，对其输油管网的自动化建设，短短几年时间，原油长输管道的自动化控制系统已经遍布全国。采用自动化控制技术，不仅实现了计算机自动控制生产作业，而且使所有可监控项目长期地保持最佳运行参数和状态，减少了人工劳动和人为操作的失误，降低了事故风险。

3 结论

原油长输管道运行系统是一个复杂的工作，该系统长期稳定安全运行是石油工业能够科学、快速、高效发展的基本保障，因此，原油长输管道运行的自动化控制研究工作具有重要意义。自动化控制技术不仅解决了长输管道运行中长期存在的问题，而且解放了生产力，减轻了工人劳动强度，提高了生产精度，减少了因人工操作失误引起的误差，提高了管道运行效率，可保障原油长输管道安全稳定运行。

[1]蒲前梅，王志华．原油长输管道安全防护技术浅析[J]．油气田地面工程，2009，28（11）：63-64．

[2]张青勇，毕建伟，康超，等．长输天然气管道安全运行管理浅析[J]．油气田地面工程，2010，29（10）：77-78．

（栏目主持 李艳秋）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.005