管道監(jiān)控

其功能是將監(jiān)測和控制信息迅速、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)目煽啃裕刹捎貌煌耐ㄐ攀侄巫鳛閭溆?，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)行差錯控制。一般要求遠(yuǎn)傳通道誤碼率低于10。

運輸管道線路長，站庫多，全線密切相連,因此,其運行工藝既需要站庫和線路的就地監(jiān)控，也需要全線的遙測和遙控。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)的運行狀態(tài)和工藝參數(shù)；按輸送計劃、動態(tài)工況分析結(jié)果，選擇最優(yōu)運行方案；協(xié)助調(diào)度人員迅速準(zhǔn)確地開關(guān)閥門和啟停設(shè)備，以實現(xiàn)選定的輸送工藝流程；調(diào)節(jié)流量、壓力和溫度等運行參數(shù)；預(yù)測、分析和處理事故；進(jìn)行起點站、終點站和分輸站的油、氣交接以及帳務(wù)結(jié)算等。

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、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)星通信實現(xiàn)了全線遙測和遙控。60年代前期電子數(shù)字計算機在管道上主要用于財務(wù)、工程施工、設(shè)計、生產(chǎn)計劃、水力模擬、最優(yōu)運行條件和生產(chǎn)調(diào)度等計算工作。從60年代中期到70年代中期，則普遍采用以電子計算機為中心的全線監(jiān)控系統(tǒng)。站內(nèi)就地控制也大量地使用小型計算機，形成智能化的監(jiān)控終端。70年代中期開始，由于可編程序控制器和微型計算機的普遍應(yīng)用，管道監(jiān)控由高度集中發(fā)展到多級分散監(jiān)控。與此同時監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性大為提高。

現(xiàn)代調(diào)度中心通常設(shè)置兩臺電子數(shù)字計算機，一臺在線工作，收集、處理和監(jiān)視管道運行數(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斷閥；另一臺計算機作為備用。備用機除能迅速地切換到在線狀態(tài)外，還可進(jìn)行軟件開發(fā)、制訂計劃、管理器材，并可完成其他計算或管理工作。計算機外部設(shè)備主要包括屏幕顯示終端 (CRT)、打印機、磁盤存儲器和通信接口等。帶控制鍵盤或光筆的屏幕顯示終端是最有效的人─機接口。調(diào)度員可以通過鍵盤或光筆輸入數(shù)據(jù),選擇控制功能。CRT能分頁顯示全部遙測量，如流量、壓力、溫度、液位和設(shè)備狀態(tài)及報警等信息。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)報警等全局量，又可以顯示單站流程圖、站內(nèi)單體運行狀態(tài)、界面比重變化等局部量。根據(jù)調(diào)度員的需要， CRT可按一定時間間隔順序顯示這些彩色畫面，或穩(wěn)定于某一畫面。如果出現(xiàn)報警,CRT光標(biāo)會自動閃爍或以醒目的顏色表示，必要時伴以音響。為了能夠同時顯示幾個畫面,可設(shè)置多臺CRT顯示終端。調(diào)度員不但可以從這些CRT直觀地監(jiān)視整個管道運行工況,而且可以通過 CRT鍵盤或?qū)Ｓ每刂票P及時準(zhǔn)確地向監(jiān)控終端發(fā)出控制指令，進(jìn)行流量、壓力、溫度控制和機組啟停、閥門開關(guān)、流量計算定等作業(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”指令的開環(huán)控制方式。根據(jù)屏幕顯示的實時遙測數(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)置兩臺打印機：一臺打印機記錄實時報警和調(diào)度員的控制指令；另一臺印制各種報表或業(yè)務(wù)票據(jù)。磁盤存儲器，如流量存儲磁盤系統(tǒng)用于常駐計算的計算機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行數(shù)據(jù)。

包括站、庫監(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、庫監(jiān)控終端除實施遙測遙控功能外，還必須具有站內(nèi)集中控制功能和現(xiàn)場手動控制功能。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、小型或微型計算機等。其功能是周期性地收集站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)；自動地或根據(jù)調(diào)度中心的要求向調(diào)度中心報送有關(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)過校核的控制指令。采用計算機的站控中心，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、給定值調(diào)節(jié)和設(shè)備故障自檢等多種功能。這使站、庫更具獨立性，只須用極少數(shù)的遙控指令就能監(jiān)控整個站、庫正常運行，微型計算機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、閥門執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥等。控制器過去多用繼電器邏輯電路或固態(tài)邏輯電路，近年來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、實用、控制邏輯簡單和維護方便的優(yōu)點，而且又具有計算機那種結(jié)構(gòu)緊湊、功能多、靈活方便的優(yōu)點?？删幊绦蚩刂破髯鳛橐淮慰刂撇考磮鰠^(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)報警，向站控中心傳送數(shù)據(jù)或按要求報送有關(guān)數(shù)據(jù)。此外，還可完成就地計算、給定值控制、清管球收發(fā)控制和機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、信號變送器和二次顯示儀表。儀表可分為氣動和電動兩類。氣動儀表適用于易燃、易爆、潮濕的場合；電動儀表便于數(shù)據(jù)處理，適用于高度集中管理的場合。為了提高儀表系統(tǒng)可靠性并便于維護，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，如長輸管道開始廣泛地采用多級分散控制方式。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，主要有一對一、一對多和混合式三種。

管道監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指用計算機實現(xiàn)管道遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)自動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冗余配置的計算機，通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，對設(shè)在泵站(或壓縮機站）、起終點油庫或遠(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)即由中心計算機對整個管道系統(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)大多以微處理機為基礎(chǔ)，采用雙機冗余配置、熱備用的運行方式，與現(xiàn)場傳感器、變送器和執(zhí)行器，或泵(壓縮機)機組、加熱爐的工業(yè)控制計算機等連接，具有掃描、信息預(yù)處理及操作控制等功能。當(dāng)與中心計算機的通信聯(lián)系一旦中斷時，各站可獨立自動操作。SCADA系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代中期才開始應(yīng)用的高可靠性的計算機控制系統(tǒng)，已為世界各長輸油氣管道普遍采用。

1、常溫輸送技術(shù)

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

挪威、法國、英國、美國等石油工業(yè)發(fā)達(dá)國家在含蠟高粘原油流變性及其機理、管道蠟沉積預(yù)測等方面達(dá)到很高水平，并即將帶來應(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)上要分為泄漏后報警技術(shù)和開孔前預(yù)警技術(shù)兩種。其中，從管道防護角度，泄漏后報警技術(shù)己不符合管道安全生產(chǎn)的要求，其報警滯后，定位不準(zhǔn)，已被盜竊分子掌握規(guī)律等弱點被生產(chǎn)實踐證明，不是未來發(fā)展主流。而開孔前預(yù)警技術(shù)則是21世紀(jì)發(fā)展起來新技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，它又要分為場式監(jiān)控（紅外、微波、磁場感應(yīng)電纜、泄漏電纜等技術(shù)）和感知監(jiān)控（光纖振動、分布式光纜、磁感應(yīng)振動電纜、聲波探測、地震儀監(jiān)控等技術(shù)）。場式監(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，場式監(jiān)控只能川于短時問小范圍內(nèi)的監(jiān)控，感知監(jiān)控可以用于長距離的長時間不問斷監(jiān)控。

但是由于感知監(jiān)控只能感知外界的作用對管道或大地產(chǎn)生的間接影響，這些問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)生誤報和漏報，致使這些技術(shù)在實際應(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)

本書主要介紹了輸送天然氣、成品油、原油等介質(zhì)的長輸管道的工藝流程、典型設(shè)備、最新進(jìn)展和設(shè)計基礎(chǔ)，肯特管道風(fēng)險評價法等適用于長輸管道安全的評價方法，以及長輸管道監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、泄漏檢測系統(tǒng)、腐蝕檢測系統(tǒng)和事故應(yīng)急救援預(yù)案；從“人、機、料、法、環(huán)”等五個方面，系統(tǒng)地辨識了長輸管道的各種危險有害因素和重大危險源，并結(jié)合典型事故案例，分析了長輸管道事故的主要原因；結(jié)合實例，對長輸管道泄漏、火災(zāi)、爆炸的危險程度，以及長輸管道工程與相關(guān)法律、法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的符合性，進(jìn)行了定性、定量評價；最后給出了長輸管道風(fēng)險控制的勞動安全衛(wèi)生對策措施。本書注重理論和實際的緊密結(jié)合，內(nèi)容豐富、翔實，實用性和可操作性強，既可作安全工程專業(yè)、過程設(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、安裝、制造、使用、安全監(jiān)察、安全監(jiān)督管理和安全評價的各類人員參考。