油气管道仪表自控系统的全生命周期管理

2015-02-10贾立东尤小东张玉蛟王辉唐岩

油气田地面工程 2015年12期

关键词：输油分公司油气

贾立东　尤小东　张玉蛟　王辉　唐岩

1中国石油天然气股份有限公司管道分公司生产处2中国石油天然气股份有限公司管道分公司长庆输油气分公司3青海油田采油二厂　4中国石油天然气股份有限公司管道分公司加格达奇输油气分公司

油气管道仪表自控系统的全生命周期管理

贾立东1尤小东2张玉蛟1王辉3唐岩4

1中国石油天然气股份有限公司管道分公司生产处2中国石油天然气股份有限公司管道分公司长庆输油气分公司3青海油田采油二厂4中国石油天然气股份有限公司管道分公司加格达奇输油气分公司

当前SCADA系统已在长输油气管道获得广泛的应用，中国石油集团公司运行的长输管道基本都纳入了北京油气调控中心集中控制，充分体现了自动化技术的优势。随着管道自动化程度的不断提高，管道建设密度不断加大，如何在设计、建设施工、运行管理等方面把好质量关，保证管道建成后正常运行成为自动化管理的主要目标。根据目前的管理经验，应做好油气管道自动化系统的设计管理、工程建设管理、运行管理三方面工作。

油气管道；自动化系统；EPC建设模式；管理；检测

随着长输油气管道的建设和发展，国内油气输送骨干网已基本形成，部分地区的联络管线已比较完善[1]。当前SCADA系统已在长输油气管道获得广泛的应用，中国石油集团公司运行的长输管道基本都纳入了北京油气调控中心集中控制，充分体现了自动化技术的优势[2-3]。如何在油气管道EPC建设模式下做好自动化系统的管理、确保管道的平稳高效运行，是油气管道自动化管理的重点。根据目前的管理经验，应做好油气管道自动化系统的设计管理、工程建设管理、运行管理三方面工作。

1　自动化系统设计管理

在油气管道EPC建设模式下，项目建设单位按照合同约定对工程建设项目的设计、采购、施工、试运行等实行全过程或若干阶段的承包[4]。通常在总价合同确定的前提下，对所承包工程的质量、安全、费用和进度负责。因此，在设计的各个阶段，管道运行单位都应该参与管道的自动化系统相关方案的确定[5]。

在可行性研究阶段，运行单位要根据管道预期运行的方式、输量、设备选型、资金投入等情况，对可研方案进行评审，构造出自动化系统的层级、管道控制的数据流向以及控制级别。在确定控制层级和方式的基础上，对通信质量提出要求。

在初步设计阶段，运行单位根据确定的工艺方案及流程，提出配套的控制要求。对基于等压头设计的管道，应在管道水力分析的基础上进行各站场不同等级压力保护定值的确定，完善进站、出站压力保护的执行内容，核实分输管道、注入管道的配套控制原则。对基于事件预控设计的管道，应确定水击超前保护实现的方式、水击保护通信方式及要求、泄压系统的定值。在此阶段需要对操作原理进行详细审查，确定输油泵、压缩机、调节阀、变频器等主要设备的控制方式和控制逻辑，以及计量回路、过滤器回路、调压回路等自动切换和保护的逻辑，对各站场的数据流向及传输内容进行完善。

在采购阶段，运行单位需要根据管理和控制要求，对要采购的各类仪表（变送器、执行机构、液位计、流量计等）、SCADA系统、站控系统、泄漏监测系统等技术规格书和数据单进行审核，提出详细的技术要求和技术指标，以避免采购的设备不满足控制要求。

在施工图阶段，运行单位应根据现场实际的情况（如征地、供电、建筑空间、已有设备及管道敷设情况等）对控制室的设置、机柜间的预留、电缆走向等进行逐一核对。

2　自动化系统工程建设管理

2.1制定企业标准指导施工

制定控制机柜集成及安装标准、竣工验收及测试标准，分别对现场布线、机柜集成、功能测试、现场调试等方面进行规范，在遵守国标和行标的基础上，把企业标准中更加严格和细致的规定用于工程项目管理。

2.2采用自动化系统技术监理制度监管施工过程

任何管道工程的验收、调试、运行检测中，所看到的都是自动化程序实现的功能，都是显而易见的设备动作和控制。而其真正的核心内容，比如内部的控制程序、逻辑的合理性、程序的规范性、程序漏洞等都无法验证。自动化系统工程在整个管道工程中就是“黑匣子”工程，是彻底的“隐蔽工程”。在工程建设和移交过程中，始终没有涉及对其内核的验证。自动化系统的内核对于管道生产来说非常重要，程序编制质量的高低决定了管道控制的安全性、可靠性和有效性。

由于专业性和技术性太强，需要派自动化技术专业人员到工程现场，制定技术监理方案。在工厂集成、实验室编程、控制机柜集成、工厂测试与验收、现场调试与验收、交接测试与验收多个阶段进行技术把关；对控制程序进行规范、指导和测试，对机柜集成存在的问题进行监督整改；对实验室测试和现场测试方案进行审查；对调试存在的问题进行跟踪；对交接验收进行验证，对交接资料进行规范；监督系统集成商按照工程计划进度完成相应的工作任务。

技术监理工作作为一个开创性的模式参与到管道建设中，在管道建设期间能将自动化系统的硬件和控制程序规范化和标准化，对保证工期具有极大的促进作用。

2.3PLC程序模块化编程

过去的项目PLC控制程序由不同的系统集成商完成，所编的PLC控制程序方法不一，对运行维护人员读程序、改程序造成了严重的影响，为此对自动化工程提出了模块化编程的要求。要求各集成商在PLC程序编制过程中对同一类设备（如阀门、输油泵、调节阀等）的控制编制标准子程序，其他设备使用时直接调用，同时对于程序及数据点的命名，数据点的类型、注释等提出了统一的标准。这样既简化了程序编制过程，减少了多余的程序代码，使程序的结构更加清晰，又提高了程序的可读性和标准化程度，便于日后的运行和维护。

2.4严格要求自动化工程的竣工验收和资料移交

为了解决管道投产运行后长期缺乏维护资料的问题，制定了竣工资料验收及交接的制度，在投产运行权移交后逐步对自动化系统工程的功能进行测试验收，收集最终的系统资料，以便于开展正常的运行维护。将自动化系统工程的验收分为工厂验收、现场验收、交接验收和竣工验收共四个阶段，在每个阶段对相应的工程量进行验收，对相应的问题整改情况进行验证，同时移交相应的工程资料。自动化系统工程的竣工验收早于整个管道项目的竣工验收，其时间确定在管道正常投产运行72h后的一个月内进行。

3　自动化系统运行管理

3.1定期维护和年度测试

管道在正常投运后，自动化系统的主要工作是日常保养、测试和故障处理。运行的管道自动化系统维护标准分为日常维护、1个月维护、6个月维护、12个月维护。其中日常维护由输油气站运行人员开展；1个月维护由站场所属分公司的维（抢）修队进行维护；6个月和12个月维护由所属分公司的生产科组织分公司的维护力量开展。每3年对站场控制功能测试一次，每年对RTU阀室进行一次远程开关测试。每年的检测与控制中心的联合测试同步进行，并对现场仪表进行校准和检定，以保证采集数据的准确性。

3.2定期检测与评估

为确保自动化系统安全运行，每3～5年对运行管道的自动化系统进行一次检测，评估其完好性、完整性、符合性、功能性等，对存在的问题提出建议，并将检测评价结果和建议作为下年投资的依据，从而能彻底地对存的问题进行问题整改。对于新建管道，在投产后次年进行检测，以确认建设工程的质量，并将检测发现的问题提交建设单位进行整改。