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          管道研究

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          天然氣場站上位機系統報警優化分級管理

          來源:《管道保護》2023年第1期 作者:李鴻鵬 石鵬 孫勇泉 許永臻 戴建煒 劉長鴻 時間:2023-3-3 閱讀:

          李鴻鵬 石鵬 孫勇泉 許永臻 戴建煒 劉長鴻

          國家管網集團西氣東輸廈門輸氣分公司

           

          摘要:西氣東輸實行“集中監視”模式以來,隨著自控系統升級改造及場站改擴建,場站上位機報警信息逐漸增多,增加了基層值班人員對現場報警信息的研判難度。提出對上位機報警信息實施分級管理,根據現場工藝及各專業設備報警信息的嚴重程度進行三級管控,減少了低風險報警對值班人員的干擾,提升了報警信息的直觀性和現場的安全性。

          關鍵詞:SCADA系統;場站上位機;報警分級;分級管控

           

          西氣東輸通過實施“集中監視”管理模式,將基層場站關鍵工藝和設備報警信息采集并上傳至上海生產調度中心,由調度中心集中負責場站關鍵工藝設備的運行狀態監視,場站騰出精力進行其他作業和異常情況處置[1]。一定程度上解放了基層場站人員值班壓力,可以抽出更多的時間與精力投入到現場“運維檢”一體化作業中。在場站站控系統上位機界面,由于各種原因,過多的低風險級別報警信息長期存在,關鍵報警夾雜在諸多低級別報警中,對值班人員正確研判現場報警信息造成了一定干擾[2]。

          針對以上問題,根據場站上位機報警信息嚴重程度分級,制定相應的聯鎖提示措施,減少非緊急、低級別報警對值班人員的干擾,以充分發揮報警在保障現場安全生產中的作用。

          1  報警信息概述

          1.1  SCADA報警類別

          (1)過程類報警。工藝運行參數超出了安全設定范圍的報警,如壓力、溫度或者液位等參數超限。

          (2)安全類報警?扇細怏w泄漏檢測系統報警、火焰報警、超聲波/激光云臺泄漏檢測等。

          (3)系統類報警。SCADA系統的軟硬件故障報警,或者是第三方設備與SCADA系統間通訊狀態報警等。

          (4)提示類報警。及時提示操作人員進行操作調整,避免產生事故事件。如過濾分離器差壓偏大、流量計聲速偏差偏高、色譜分析儀未歸一化值不在合理范圍內等。

          1.2  報警信息采集原則

          (1)全面性。采集數據點應包含設備關鍵運行參數、故障報警信息和控制邏輯關鍵過程數據點信息,以使上位機能集中全面展示生產過程參數及異常報警信息。

          (2)準確性。報警應準確顯示異常變化信息,直觀反映出報警的具體內容,避免產生無關報警信息或出現過多連帶報警信息。

          (3)安全性。應根據報警信息對于管道、站場安全和可靠運行的影響程度劃分報警級別,不同級別報警應明確區分,突出重要報警信息,提示值班人員做出必要反應。

          1.3  報警分級

          當場站系統出現不正常指標或意外情況時,通過聲音、視覺形式,以消息或其他標識符通知值班人員。為便于值班人員鑒別報警嚴重性,避免報警信息過多時無法及時判斷和處理[3]。根據報警嚴重性和危害性,將報警分為三級進行管理。

          (1)I級報警。為最高等級報警。運行過程中發生的異常變化已經或正在影響或威脅管道、站場的安全運行,報警產生后應立即采取應急處理措施,同時將報警信息上傳至上海調度中心。

          (2)II級報警。屬重要事件報警。運行過程中發生的異常變化將要影響或威脅管道、站場的安全運行,報警產生后應快速采取應急處理措施,值班人員及時排查并處理故障。

          (3)III級報警。屬于低級別一般性事件報警。發生的異常變化可能會影響或威脅管道的安全運行,報警產生后需引起重點關注。值班人員需對報警信息進行核實和進一步處理,避免報警持續存在可能會對現場安全生產運行造成影響。

          現場應根據管線和場站實際運行工況,結合設備與工藝綜合考慮,進行合理的參數設定、報警分級和畫面優化工作[4,5],做到科學合理有效。

          2  上位機報警分級管理

          上位機系統作為SCADA系統人機界面最為直觀的一環,其采集的數據應滿足管道監控的需求,包含運行工藝、機械設備、儀表自動化系統、電氣系統、計量系統、陰保系統、通信系統、壓縮機組的過程參數及運行狀態。

          2.1  上位機畫面通用原則

          (1)上位機應做到界面風格統一、簡潔實用,描述簡單直觀、通俗易懂,不同的畫面中相同類型或級別的文字大小格式應統一。

          (2)畫面中涉及的計量單位均為國際單位。

          (3)畫面中變量小數點后的位數原則上按儀表精度顯示,可根據數據使用需求對小數點后的位數進行調整。小數點使用的優先原則等級為:工藝需求、使用需求、儀表精度。如表 1所示。

          表 1 變量小數保留位及單位對照表


          2.2  報警分級內容

          (1)工藝系統。工藝系統報警主要采集數據點包括壓力、溫度、差壓和液位等。

          I級報警:將會對干線轉供或者下游用戶分輸造成較大影響,嚴重時會對管網整體運行工藝產生不利影響。包括干線轉供壓力偏低(低低報)或偏高報警(高高報),以及場站分輸中斷和轉供中斷報警。

          II級報警:包括場站分輸出站壓力偏低或偏高報警,分輸出站偏低,可能會對下游用戶輸配氣工藝或者設備造成不良影響;分輸出站壓力偏高,除對下游用戶輸配氣工藝或設備造成影響外,還有可能造成場站調壓系統超壓切斷或者分輸控制效果不穩定等問題。

          (2)機械設備。機械設備報警主要采集數據點包括氣液聯動閥、電動閥、安全截斷閥、監控調壓閥、工作調壓閥、加熱爐以及機組輔助設備運行狀態及過程參數。

          I級報警:直接影響現場工藝或者單體設備的安全平穩運行。包括關鍵閥門的非正常狀態報警,如正常處于常開狀態的閥門設置非全開狀態和全關狀態;安全聯鎖設備參數超限報警,如排污管液位超高或者壓力超限,壓縮空氣系統壓力低低報警等。

          II級報警:系統運行開始初步偏離正常狀態。包括輔助設備的參數超限(高報、低報等),如過濾分離器差壓偏高、冷卻水壓力或者流量偏低等。

          (3)儀表自動化。儀表自動化系統報警主要采集數據點包括PLC系統、ESD系統、第三方通信、電控單元、消防儀表系統、清管指示器、閥室門禁等。

          I級報警:包括會直接導致SCADA系統失效的關鍵硬件故障(如CPU板卡故障或者機架故障)、會致使干線截斷的電控單元大事件報警(高壓、低壓或者壓降速率大事件報警)和威脅場站安全的消防儀表系統報警等。

          II級報警:包括會導致SCADA系統局部失效的硬件或回路故障、電控單元小事件報警和消防儀表系統本體設備故障等,影響系統無法正常工作或存在故障嚴重程度繼續擴大的潛在風險。

          (4)電氣系統。電氣系統報警主要采集數據點包括壓氣站變電所系統、分輸站高壓系統、發電機組、UPS系統、低壓配電系統、電加熱器系統、閥室太陽能供電系統、閥室/站場高頻開關電源供電系統、風機、泵類轉動設備、SVG等。

          I級報警:包括導致發電、供電、配電和用電四大系統功能失效的報警點。

          II級報警:包括四大系統局部故障或者參數波動信息。

          (5)計量系統。計量系統報警主要采集數據點包括流量計、色譜分析儀、水露點分析儀、硫化氫分析儀等設備以及能量計量相關參數。

          I級報警:會影響貿易計量流量計本體關鍵部件故障或者通訊故障。

          II級報警:流量計本體的B類報警故障,以及相關輔助設備的責任報警、通訊故障等。

          (6)陰保系統和通訊系統。陰保系統報警主要采集數據點包括恒電位儀運行參數和設備運行狀態。西氣東輸將周界報警系統納入通信專業進行管理。

          由于陰保系統面臨的環境各異,參數波動影響因素較多,無法進行一概而論的評判,故將陰保系統的硬件設備故障作為II級報警,其余報警作為III級報警進行處理。

          (7)壓縮機組。電驅壓縮機組報警主要采集數據點包括壓縮機、本體變頻驅動系統、干氣密封系統、潤滑油系統、工藝系統、去離子水系統;燃驅壓縮機組包括壓縮機本體、燃機、干氣密封系統、潤滑油系統、工藝系統、燃料氣系統、火氣系統、系統通風系統等。

          I級報警:壓縮機意外停機或者觸發ESD屬于壓縮機系統的情形。

          SCADA系統前期已采集到的壓縮機各子系統報警均不再設置報警等級,且留存事件記錄;產生的相關報警信息,具體可到壓縮機本體上位機中查看和分析處置。

          3  結論

          (1)經場站上位機報警分級優化,精簡了上位機報警數量。以標準分輸站為例,原有報警信息2000余條,精簡后降為700余條,報警信息顯示更加直觀,有利于現場值班值守人員快速對信息進行研讀判斷和處置。

          (2)目前場站改擴建項目較多,施工時應按照上位機既定分級管理要求開展改擴建部分的上位機信息編輯工作,確保工作標準統一。

          (3)隨著管網工藝日趨復雜以及無人值守場站的推廣,可考慮將SCADA系統與第三方輔助診斷系統整合,由第三方輔助診斷系統對管網工藝、設備狀態和現場報警進行綜合研判和輔助決策,進一步提升管網智能化管控水平。

           

          參考文獻:

          [1]曹永樂,姚紅亮.基于西氣東輸中衛壓氣站集中監視模式的實現與分析[J].石油規劃設計,2017,4(28):38-40.

          [2]練浩云.報警管理在原油儲運SCADA中的應用[J].化工管理,2017(6):106-108.

          [3]邵海瑞.火電機組運行報警分級研究及DCS應用[J].電站系統工程,2016,(32)4:51-53.

          [4]蔡云.乙烯生產過程中的DCS系統報警分級管理[J].煉油與化工,2020,(31)6:47-50.

          [5]陳芳.DCS報警分級控制技術研究與應用[J].儀器儀表用戶,2018(5):41-45.


          作者簡介:李鴻鵬,畢業于西南石油大學油氣儲運專業,獲碩士學位,西氣東輸廈門輸氣分公司維搶修隊副隊長,主要從事天然氣長輸管道工藝運行管理工作。聯系方式:17350846383,lhp2007@163.com。

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