SCADA系统在长输原油管道上的应用
摘 要：使用SCADA系统可以确保输油管道的集中指挥和统一管理，大大提高了生产调度速度，优化资源配置，有效地将我国不同地区的炼油厂连接在一起，实现了资源共享，优势互补，加快了资源的科学流动，极大地增强了地区的油品供应保障能力和市场调控能力。
关键词：油气管道 SCADA系统 数据采集
近20年来，随着4C技术的发展，先进的监控和数据采集系统，简称SCADA系统，广泛用于电网、水网、输油气管网、智能建筑等领域，通过主机和以微处理器为基础的远程终端装置RTU、PLC（或其它输入/输出设备的通信收集数据，实现整个工业网络的监控，从而保证系统的安全运作及优化控制。监控和数据采集（SCADA）系统的主要组成部分是：远程终端设备（RTU）、主站计算机（包括硬件和软件）、操作人员数据显示和控制盘及有关的外围设备。目前SCADA系统突出的特点是具有集散控制功能和自我诊断、冗余、备用计算机。SCADA系统已由集中控制、集中管理发展成集散控制、集中管理的方式。主机更多地用作数据采集与分析，常常不必以实时的方式运行。而由“智能”远程终端装置（RTU）配上先进的软件在现场进行集散式控制。
1 SCADA系统的构成
SCADA系统的指挥中枢——主机或中央处理机（CPU）通常是按冗余（双机）配置形式提供的。利用已编制成的程序，主机可与从控制中心的操作员控制台到安装在现场的RTU（或PC，下同）的所有系统组成设备进行通信。控制中心的操作人员能够在安装有一台或几台彩色CRT和键盘的控制台上，监视该系统运行的实时数据信息，并向RTU发出操作命令，实现远方控制。该系统的外部设备，如彩色CRT显示终端、打印机等，均可为两台主机共享。一旦在线（联机）监控的主机发生故障，外部设备即可自动地切换到备用的主机上。系统中还安装有一台或几台以微处理机为核心的工程师/程序员终端，配有CRT、键盘和打印机，用以完成“多重任务”，如程序编制、修改和工程计算、管理等。它与备用主机共用文件。现在，一台主机能与上百台或更多的RTU通信并对其进行控制。现代的SCADA系统，则采用以微处理机为基础的通信控制器，通过调制解调器（MODE）及通信媒质（如电话线、微波线路、光纤或卫星线路）来控制系统的通信。主机监控RTU的數量，取决于控制中心主计算机处理、存储能力的大小。
2 输油管道SCACDA系统的应用
成品油管道SCADA系统承担着管道的压力与流量调节、水击保护、油品计量、流程切换和启停泵等几乎所用的管道运行操作，操作主要由调控中心进行。
2.1采集数据和状态信息
以扫描的方式对各站的控制器进行查询，采集现场实时的检测量、报警信号、状态量等，通过工作站屏幕显示。管线和设备颜色的变化较为直观地反映管线和设备的状态，可以清晰地显示全线启输段及当前流程的走向。根据工况的要求，调度或站场操作人员可以向控制器发出操作指令，对各站电动设备进行远程控制。站场的电动设备基本上都有就地/远控操作功能，如果置为远控，就可以根据操作权限的需要在站控室或调控中心控制现场设备。
2.2数据的存储及趋势显示
系统内部可以自动储存数据，如参数的变化、操作员的操作记录等。可以通过报表、图像的形式动态显示系统运行的工艺过程、参数、设备工况。根据需要可以调出实时数据曲线和历史数据曲线，实时数据曲线用于记录生产过程中各个参数的当前动态变化过程，及时发现出现的异常情况，而历史数据曲线用于提取特定的历史数据。根据曲线的变化可以及时发现混油头到站的情况，以便提前停止下载或做好下载切换前的准备工作。
2.3事件报警功能
成品油管道距离长、设备多，工艺参数多，如果发生异常情况，操作员不能及时发现并采取有效措施，将会导致较大的危害，操作员可以根据报警信息及时判断出异常情况发生的具体地点，所关联的设备。为方便事故分析及工艺操作过程的分析提供依据，设置了事件，事件记录某项操作过程或者是系统内部执行的命令，并按照时间的顺序保存在数据库中，可以查询设备的动作时间及状态，确保安全生产，责任到人。为了避免事故的发生，减少由于事故的发生对生产设备和人员生命安全造成的危害，根据站场的功能，设置了相应的联锁保护功能。
3管道SCACDA系统的控制方式
在正常输气运行过程中，可实现场站无人职守而只通过调度中心系统对全线进行控制，在管线初运行和特殊情况下可采用站控和就地手动的控制。 调度中心可采集各场站重要运行数据（流量、压力、温度、组分、关键阀位等），调度人员可以根据这些信息来监视和控制管道的运行。调度中心计算机可以开启、关闭和调整各站主要阀门，以控制和调整各站的流量，以及各站分输计量管的流程切换。 调度中心的调度人员可通过SCADA系统软件，气体应用软件对管道的压降、平衡、储量、计算优化控制，并能通过实时模拟这种高级应用软件对管线运行情况进行预测和决策，使管道在安全的前提下最优化地运行。调度中心计算机在卫星通信线路故障时可自动接通各场站的备用VPN光纤线路进行数据传输，故障排除后可自动返回卫星通信状态。 各个场站采集、上传本站数据外，在切换到站控状态时便是一个独立的控制系统，可完成本站所需的各种控制和调节。各场站还配置了气体泄漏报警装置，完成火警消防报警的管理。在线路中设置了多个线路截断阀，在管线出现爆裂泄漏时能够自动切断泄漏事故两端的阀门，以减少事故的损失和便于事故段的抢修。各个分输站、清管站均设置了清管作业的信号连锁系统，在清管作业时能按顺序自动地开启和关闭相应的阀门。
4 结束语
目前很多输油管道的控制系统已采用SCADA 系统，不可避免的腐蚀、磨损等自然或人为原因导致管道泄漏频发，管道的泄漏不仅造成能源浪费和经济损失，而且还会造成对环境的污染。因此，应用管道泄漏监测技术来提高输油管道的管理水平，在有泄漏时能立即监测出来，并且能够指明泄漏发生的位置以帮助维抢修。本文探讨了在已有SCADA的基础上建设泄漏监测系统的方法、检漏原理及提高检漏可靠性、精度的建议。SCADA系统建成后，操作人员可以根据系统提供的详细信息，实时掌握系统运行参数和工况，对管道输送生产过程进行自动检测、监视、控制和管理，在保证安全的情况下，以供需双方最少的限制，用最经济的方式，最快的手段将成品油输送到用户手中。
参考文献：
[1]谢孝宏.构架原油长输管道SCADA＼OPS系统探讨[J].石油化工自动化，2011（3）.
[2]方成辉. SCADA系统在油气长输管道中的应用研究[J].工矿自动化，2012（5）.
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