SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统,是以计算机为基础的生产过程控制与远程调度相结合的自动化系统,已广泛应用于天然气集输、石油化工、供水及水处理、电力系统等诸多领域。SCADA系统可实现实时采集现场数据,对工业现场进行本地或远程的自动控制,对工艺流程进行全面、实时的监视,并为生产、调度和管理提供必要的数据等多方面功能。
天然气长输管道覆盖的地理空间跨度大,生产时效性很强,要求连续运行,确保安全至关重要,而且强调各生产环节的分工与协作,同时追求整个系统的有效运转,因此要求集中统一管理。SCADA系统作为控制管理核心,除负责气量的调配和人员的协调,还能够进行设备运行状况的实时监测、远程操作和生产状况的动态分析,可有效提高管理者对突发事件快速准确地处理能力。通过SCADA系统,建立功能完善的调度管理体系,保证长输管网安全可靠运行,确保企业效益的最大化已经成为提升管理水平的必经之路。
1、天然气长输管道的特点
长输管道是天然气长距离连续运输所依附的系统,其不需要常规的运输工具和设备,即可迅速、有效、大规模的将天然气运输到目的地,天然气长输管道输配系统已由单气源、单管不加压的输送方式演变为多气源、多管、多个加压站输送,生产运行工艺更加复杂。天然气的产供销是由采气、净化、输气和供气等环节组成的,长输管道作为这个系统的中间环节,必须协调好上下游的关系,因此操作管理更为复杂,而且担负一城市或地区的供气任务,涉及国计民生和千家万户,一旦发生事故将造成很大的经济损失和社会影响,因此必须保证其安全平稳、连续可靠运行。 以天然气管道输送系统及管理的特点考虑,工艺参数的实时监视与控制非常必要,借助SCADA系统实现了数据采集与监控功能,建立起功能完善的调度管理体系。全线设置监控与数据采集系统(SCADA系统),将管线沿途各PLC场站的重要数据通过通讯系统实时传至调度控制中心,以便调度人员根据这些信息来监视和控制管道系统的运行,进行设备运行状况的实时监测、大型设施的远程操作和生产状况的动态分析。伴随管网的复杂化和压缩机等大型能耗设施的增多,通过模拟软件,模拟管道运行工况,实现优化管网输送方案,使企业效益最大化。
2、系统总体结构
天然气长输气管线SCADA系统一般由截断阀室、分输站站控系统、调度中心组成,各站站控系统通过通讯系统与调度中心相连,构成生产过程本地站控系统监控与调度中心远程监控相结合的双层网络系统。
站控系统可采用安控科技的E40/E50 RTU作为数据采集、本地控制及远程数据通讯单元,和PLC控制器相比,RTU控制单元具有通讯距离较长,数据传输数度快,准确性高,具有强大的通讯接口,适用于恶劣的工业现场等特点;截断阀室可采用SUPER32一体化RTU作为测控终端;天然气计量采用安控研发的ECHO5802天然气流量计算机;上位机操作界面可采用安控科技组态软件ESPIDER为平台,能够显示所有工艺流程、过程参数、趋势图、监控主要设备运行状态和输气过程,完成报警和各种管理报表的打印以及数据的存储的功能。
调度中心由服务器、操作员站、工程师站以及网络设备构成。服务器实时读取各输气站中RTU控制单元内的数据,并通过组态软件平台,显示各站的所有工艺流程、过程参数、趋势图,监控各站主要设备运行状态,打印各种管理报表以及存储各站主要的生产数据。
3、系统各部分主要功能及实现
3.1 输气站站控系统部分功能与特点
(1)计量功能
对于孔板天然气流量的监测,采用安控研发的ECHO5802天然气流量计算机,ECHO5802天然气流量计算机在国内首家通过GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》的要求,完全能够满足天然气计量需要,参数设置简单、透明,保证了计量的公平、公正、公开。流量计算机具有强大的通信接口,能够通过通信接口将差压、压力、温度、流速、累计流量等重要计量参数传输到上位机,并在上位机操作界面中显示,便于值班人员对计量过程的监控,并与SCADA系统进行无缝连接。