管道監(jiān)控遠(yuǎn)傳通道

其功能是將監(jiān)測(cè)和控制信息迅速、準(zhǔn)確地從發(fā)送端傳送到接收端。在管道監(jiān)控上已經(jīng)應(yīng)用的信道有：明線載波、地面微波、同軸電纜、超短波無(wú)線電通信以及通信衛(wèi)星等。目前，通信干線以微波和同軸電纜為主；衛(wèi)星通信用于地理、氣候條件惡劣的地區(qū)，作為管道備用信道；超短波無(wú)線電通信常作為輔助的通信手段。數(shù)據(jù)傳輸速率一般為200、600、1200、2400比特。為提高信息傳輸?shù)目煽啃?，可采用不同的通信手段作為備用，而且信息結(jié)構(gòu)可納入數(shù)據(jù)全鏈路控制規(guī)程，也可以在監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)自行約定。不論何種方式大都采用冗余碼進(jìn)行差錯(cuò)控制。一般要求遠(yuǎn)傳通道誤碼率低于10。

現(xiàn)代調(diào)度中心通常設(shè)置兩臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，一臺(tái)在線工作，收集、處理和監(jiān)視管道運(yùn)行數(shù)據(jù)，提供控制指令或在必要情況下直接控制泵站設(shè)備和線路上的遙控截?cái)嚅y；另一臺(tái)計(jì)算機(jī)作為備用。備用機(jī)除能迅速地切換到在線狀態(tài)外，還可進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)、制訂計(jì)劃、管理器材，并可完成其他計(jì)算或管理工作。計(jì)算機(jī)外部設(shè)備主要包括屏幕顯示終端 (CRT)、打印機(jī)、磁盤(pán)存儲(chǔ)器和通信接口等。帶控制鍵盤(pán)或光筆的屏幕顯示終端是最有效的人─機(jī)接口。調(diào)度員可以通過(guò)鍵盤(pán)或光筆輸入數(shù)據(jù),選擇控制功能。CRT能分頁(yè)顯示全部遙測(cè)量，如流量、壓力、溫度、液位和設(shè)備狀態(tài)及報(bào)警等信息。它既可以顯示水力坡降、水擊波、界面跟蹤、系統(tǒng)平衡檢漏、系統(tǒng)報(bào)警等全局量，又可以顯示單站流程圖、站內(nèi)單體運(yùn)行狀態(tài)、界面比重變化等局部量。根據(jù)調(diào)度員的需要， CRT可按一定時(shí)間間隔順序顯示這些彩色畫(huà)面，或穩(wěn)定于某一畫(huà)面。如果出現(xiàn)報(bào)警,CRT光標(biāo)會(huì)自動(dòng)閃爍或以醒目的顏色表示，必要時(shí)伴以音響。為了能夠同時(shí)顯示幾個(gè)畫(huà)面,可設(shè)置多臺(tái)CRT顯示終端。調(diào)度員不但可以從這些CRT直觀地監(jiān)視整個(gè)管道運(yùn)行工況,而且可以通過(guò) CRT鍵盤(pán)或?qū)Ｓ每刂票P(pán)及時(shí)準(zhǔn)確地向監(jiān)控終端發(fā)出控制指令，進(jìn)行流量、壓力、溫度控制和機(jī)組啟停、閥門(mén)開(kāi)關(guān)、流量計(jì)算定等作業(yè)。為確保遙控指令正確執(zhí)行，一般采用遙控指令返回校核，并由調(diào)度員決定是否發(fā)出“執(zhí)行”指令的開(kāi)環(huán)控制方式。根據(jù)屏幕顯示的實(shí)時(shí)遙測(cè)數(shù)據(jù)，如設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)發(fā)生變化，調(diào)度員即可確知指令執(zhí)行情況。調(diào)度中心一般設(shè)置兩臺(tái)打印機(jī)：一臺(tái)打印機(jī)記錄實(shí)時(shí)報(bào)警和調(diào)度員的控制指令；另一臺(tái)印制各種報(bào)表或業(yè)務(wù)票據(jù)。磁盤(pán)存儲(chǔ)器，如流量存儲(chǔ)磁盤(pán)系統(tǒng)用于常駐計(jì)算的計(jì)算機(jī)管理程序以及各種應(yīng)用程序，并用磁帶保存管道歷年的運(yùn)行數(shù)據(jù)。

管道輸送工藝的發(fā)展和自控技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了管道輸送自動(dòng)化的發(fā)展。20世紀(jì)40年代的成品油管道用繼電器控制全站設(shè)備的啟停，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)集中顯示（指示燈）和按鈕控制，這是單站自控階段。50年代到60年代中期，調(diào)度中心普遍采用硬線邏輯控制臺(tái)、通信接口裝置和大型模擬板。調(diào)度中心和就地控制設(shè)備經(jīng)歷了從電子管到晶體管，進(jìn)而到固態(tài)邏輯電路的發(fā)展過(guò)程；通信方式則由明線載波、通信電纜等有線通信發(fā)展到微波通信和衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)了全線遙測(cè)和遙控。60年代前期電子數(shù)字計(jì)算機(jī)在管道上主要用于財(cái)務(wù)、工程施工、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)計(jì)劃、水力模擬、最優(yōu)運(yùn)行條件和生產(chǎn)調(diào)度等計(jì)算工作。從60年代中期到70年代中期，則普遍采用以電子計(jì)算機(jī)為中心的全線監(jiān)控系統(tǒng)。站內(nèi)就地控制也大量地使用小型計(jì)算機(jī)，形成智能化的監(jiān)控終端。70年代中期開(kāi)始，由于可編程序控制器和微型計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用，管道監(jiān)控由高度集中發(fā)展到多級(jí)分散監(jiān)控。與此同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性大為提高。

運(yùn)輸管道線路長(zhǎng)，站庫(kù)多，全線密切相連,因此,其運(yùn)行工藝既需要站庫(kù)和線路的就地監(jiān)控，也需要全線的遙測(cè)和遙控。管道監(jiān)控的主要任務(wù)是：收集、處理、顯示和記錄管道系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和工藝參數(shù)；按輸送計(jì)劃、動(dòng)態(tài)工況分析結(jié)果，選擇最優(yōu)運(yùn)行方案；協(xié)助調(diào)度人員迅速準(zhǔn)確地開(kāi)關(guān)閥門(mén)和啟停設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)選定的輸送工藝流程；調(diào)節(jié)流量、壓力和溫度等運(yùn)行參數(shù)；預(yù)測(cè)、分析和處理事故；進(jìn)行起點(diǎn)站、終點(diǎn)站和分輸站的油、氣交接以及帳務(wù)結(jié)算等。

包括站、庫(kù)監(jiān)控終端和管道線路監(jiān)控終端。輸油管道與輸氣管道的監(jiān)控對(duì)象不同，但兩者的結(jié)構(gòu)和監(jiān)控的基本內(nèi)容是一樣的。站、庫(kù)監(jiān)控終端由站控中心、就地控制裝置和儀表系統(tǒng)組成。站、庫(kù)監(jiān)控終端除實(shí)施遙測(cè)遙控功能外，還必須具有站內(nèi)集中控制功能和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制功能。①站控中心：設(shè)置有利用硬線邏輯或可編程序的遠(yuǎn)程控制終端和儀表盤(pán)、小型或微型計(jì)算機(jī)等。其功能是周期性地收集站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)；自動(dòng)地或根據(jù)調(diào)度中心的要求向調(diào)度中心報(bào)送有關(guān)數(shù)據(jù)；接收調(diào)度中心的控制指令，并發(fā)送返回校核信息。接到“執(zhí)行”指令后，站控的就地控制裝置執(zhí)行經(jīng)過(guò)校核的控制指令。采用計(jì)算機(jī)的站控中心，作為智能終端，還可將搜集的數(shù)據(jù)作預(yù)處理，壓縮遠(yuǎn)傳信息量，完成緊急順序停機(jī)、給定值調(diào)節(jié)和設(shè)備故障自檢等多種功能。這使站、庫(kù)更具獨(dú)立性，只須用極少數(shù)的遙控指令就能監(jiān)控整個(gè)站、庫(kù)正常運(yùn)行，微型計(jì)算機(jī)的普及使這種站控中心日漸增加。②就地控制裝置：包括各種控制器、閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥等。控制器過(guò)去多用繼電器邏輯電路或固態(tài)邏輯電路，近年來(lái)趨向用可編程序控制器?？删幊绦蚩刂破骷染哂欣^電器那種適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、實(shí)用、控制邏輯簡(jiǎn)單和維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，而且又具有計(jì)算機(jī)那種結(jié)構(gòu)緊湊、功能多、靈活方便的優(yōu)點(diǎn)?？删幊绦蚩刂破髯鳛橐淮慰刂撇考磮?chǎng)區(qū)設(shè)置，可使控制功能分散化，就地完成數(shù)據(jù)收集，越限檢查和狀態(tài)報(bào)警，向站控中心傳送數(shù)據(jù)或按要求報(bào)送有關(guān)數(shù)據(jù)。此外，還可完成就地計(jì)算、給定值控制、清管球收發(fā)控制和機(jī)組啟停等順序控制功能。它的廣泛應(yīng)用使得監(jiān)控終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化。③儀表系統(tǒng)：監(jiān)控的基礎(chǔ)部分，包括一次敏感元件、信號(hào)變送器和二次顯示儀表。儀表可分為氣動(dòng)和電動(dòng)兩類。氣動(dòng)儀表適用于易燃、易爆、潮濕的場(chǎng)合；電動(dòng)儀表便于數(shù)據(jù)處理，適用于高度集中管理的場(chǎng)合。為了提高儀表系統(tǒng)可靠性并便于維護(hù)，就地顯示的控制儀表仍是不可缺少的。

管道監(jiān)控系統(tǒng)一般由調(diào)度中心、遠(yuǎn)傳通道和監(jiān)控終端三大部分組成。其控制方式根據(jù)管道輸送工藝確定，如長(zhǎng)輸管道開(kāi)始廣泛地采用多級(jí)分散控制方式。其結(jié)構(gòu)方式取決于遠(yuǎn)傳通道聯(lián)系調(diào)度中心和監(jiān)控終端的方式，主要有一對(duì)一、一對(duì)多和混合式三種。

管道監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)管道遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)自動(dòng)采集的分布式控制系統(tǒng)。由設(shè)在管道調(diào)度控制中心的按雙機(jī)冗余配置的計(jì)算機(jī)，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，對(duì)設(shè)在泵站(或壓縮機(jī)站）、起終點(diǎn)油庫(kù)或遠(yuǎn)控閥室的遠(yuǎn)程終端裝置(RTU)或可編程序控制器(PC)定期進(jìn)行査詢，連續(xù)采集各站的運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，并向RTU(或PC)發(fā)出操作和調(diào)整各項(xiàng)設(shè)定值的指令。

管道監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即由中心計(jì)算機(jī)對(duì)整個(gè)管道系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)視、控制和調(diào)度管理。各站控系統(tǒng)的RTU(或PC)大多以微處理機(jī)為基礎(chǔ)，采用雙機(jī)冗余配置、熱備用的運(yùn)行方式，與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器和執(zhí)行器，或泵(壓縮機(jī))機(jī)組、加熱爐的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等連接，具有掃描、信息預(yù)處理及操作控制等功能。當(dāng)與中心計(jì)算機(jī)的通信聯(lián)系一旦中斷時(shí)，各站可獨(dú)立自動(dòng)操作。SCADA系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代中期才開(kāi)始應(yīng)用的高可靠性的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，已為世界各長(zhǎng)輸油氣管道普遍采用。

1、常溫輸送技術(shù)

世界各國(guó)尤其是盛產(chǎn)含蠟粘性原油的大國(guó)，都在大力進(jìn)行長(zhǎng)距離管道常溫輸送工藝的試驗(yàn)研究。隨著含蠟高粘原油開(kāi)采量的增加以及原油開(kāi)采向深海發(fā)展，各國(guó)都特別重視含蠟高粘原油輸送及流動(dòng)保障技術(shù)研究。

挪威、法國(guó)、英國(guó)、美國(guó)等石油工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家在含蠟高粘原油流變性及其機(jī)理、管道蠟沉積預(yù)測(cè)等方面達(dá)到很高水平，并即將帶來(lái)應(yīng)用技術(shù)的新突破。

2、管道監(jiān)控技術(shù)

日前管道監(jiān)控技術(shù)上要分為泄漏后報(bào)警技術(shù)和開(kāi)孔前預(yù)警技術(shù)兩種。其中，從管道防護(hù)角度，泄漏后報(bào)警技術(shù)己不符合管道安全生產(chǎn)的要求，其報(bào)警滯后，定位不準(zhǔn)，已被盜竊分子掌握規(guī)律等弱點(diǎn)被生產(chǎn)實(shí)踐證明，不是未來(lái)發(fā)展主流。而開(kāi)孔前預(yù)警技術(shù)則是21世紀(jì)發(fā)展起來(lái)新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，它又要分為場(chǎng)式監(jiān)控（紅外、微波、磁場(chǎng)感應(yīng)電纜、泄漏電纜等技術(shù)）和感知監(jiān)控（光纖振動(dòng)、分布式光纜、磁感應(yīng)振動(dòng)電纜、聲波探測(cè)、地震儀監(jiān)控等技術(shù)）。場(chǎng)式監(jiān)控重在監(jiān)控人的進(jìn)入，感知監(jiān)控重在監(jiān)控。人的行為，場(chǎng)式監(jiān)控只能川于短時(shí)問(wèn)小范圍內(nèi)的監(jiān)控，感知監(jiān)控可以用于長(zhǎng)距離的長(zhǎng)時(shí)間不問(wèn)斷監(jiān)控。

但是由于感知監(jiān)控只能感知外界的作用對(duì)管道或大地產(chǎn)生的間接影響，這些問(wèn)接影響能否被感知到，不僅決定于技術(shù)本身，還決定于盜油分子防范措施，受這些的因素的影響，使得系統(tǒng)難以分辨外界作用的屬性，容易產(chǎn)生誤報(bào)和漏報(bào)，致使這些技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用。受到了各種各樣的技術(shù)限制，不能獲得良好的應(yīng)用效果，表明了定位感知監(jiān)控思路還存在根本性的問(wèn)題。

3、其他技術(shù)

高含蠟高粘易凝原油低溫和常溫輸送技術(shù)

冷熱原油交替輸送技術(shù)

多油品\多品種成品油管道輸送技術(shù)

本書(shū)主要介紹了輸送天然氣、成品油、原油等介質(zhì)的長(zhǎng)輸管道的工藝流程、典型設(shè)備、最新進(jìn)展和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，肯特管道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法等適用于長(zhǎng)輸管道安全的評(píng)價(jià)方法，以及長(zhǎng)輸管道監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、泄漏檢測(cè)系統(tǒng)、腐蝕檢測(cè)系統(tǒng)和事故應(yīng)急救援預(yù)案；從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”等五個(gè)方面，系統(tǒng)地辨識(shí)了長(zhǎng)輸管道的各種危險(xiǎn)有害因素和重大危險(xiǎn)源，并結(jié)合典型事故案例，分析了長(zhǎng)輸管道事故的主要原因；結(jié)合實(shí)例，對(duì)長(zhǎng)輸管道泄漏、火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)程度，以及長(zhǎng)輸管道工程與相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的符合性，進(jìn)行了定性、定量評(píng)價(jià)；最后給出了長(zhǎng)輸管道風(fēng)險(xiǎn)控制的勞動(dòng)安全衛(wèi)生對(duì)策措施。本書(shū)注重理論和實(shí)際的緊密結(jié)合，內(nèi)容豐富、翔實(shí)，實(shí)用性和可操作性強(qiáng)，既可作安全工程專業(yè)、過(guò)程設(shè)備與控制工程專業(yè)的教材和安全座培訓(xùn)教材，又可供從事壓力管道設(shè)計(jì)、安裝、制造、使用、安全監(jiān)察、安全監(jiān)督管理和安全評(píng)價(jià)的各類人員參考。