原油管道新增站场自动控制系统实践

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摘要：西部原油管道主要担负着新疆各大油田和中亚进口原油外输任务。管道沿线设有多个分输、注入站场，服务沿线油田企业和石化企业。这些分输、注入站场均是在西部原油管道投产后建设的。随着信息技术的不断推广应用，诸如内部控制系统（DCS及PLC系统）与外部不再隔离。自控系统和网络通信安全直接影响了生产控制的稳定和安全。如何实现新建站场与西部原油管道既有的控制系统交互连接，确保过程控制系统与ESD（紧急关闭）系统稳定可靠，是新建站场的首要考虑因素。本文介绍了三塘湖原油末站与西部原油管道四堡输油站自控控制系统交互实践，为后期管道工程建设提供范例参考。

关键词：西部原油管道新建站场过程控制系统ESD系统

1站场概况

吐哈油田三塘湖原油外输管道是配合油田地面工程规划建设的，主要是负责将三塘湖产油区原油通过管道输送至三塘湖末站。三塘湖末站设有储存，计量，增压注入功能，最终将原油注入至西部原油管道干线。三塘湖原油末站于2009年建成，设有过程控制系统一套，控制器型号为AB公司1756-L61。西部原油管道四堡输油站于2006年投产，设有过程控制系统和ESD系统，过程控制系统使用的是AB公司1756-L62控制器，ESD系统使用的是AB公司1756-L55控制器[1]。西部原油管道站场采用SCADA控制系统，各输油站设有SCADA监控操作站，主要负责本站监控站场运行参数和设备运行状态。可采集过程控制系统PLC和ESD系统的数据，并下发相应操作指令。各站通过光缆与调度监控中心通信，在调度监控中心，可对全线站场和RTU阀室进行监控。

2自控系统建设

三塘湖末站与四堡输油站距离约600m，两座站场通过一条DN350管道连接。两座站场中间安装有紧急切断阀（ESD阀），电动球阀，和单向阀，用来控制工艺流程的连通和截断。两座站场间工艺流程如图1所示。四堡输油站既有的站控系统和ESD系统，由OASYS人机交互软件（HMI组态软件）和ControlLogix5000PLC编程软件组成。本工程在四堡站原有控制系统和ESD系统基础上进行扩容，主要分2个部分：一是过程控制系统交组建，目的是实现四堡站SCADA控制系统对三塘湖末站计量区域的工艺管线、设备、仪表信号采集，同时将采集的仪表数据信息上传至乌鲁木齐、北京调度中心。二是ESD系统组建，目的是出现异常工况时，及时触发安全联锁保护。

2.1过程控制系统组建

新增电动阀XV-6509状态和控制信号，共4个DI数据点，2个DO数据点，接入到四堡站过程控制PLC系统。压力、温度信号，共2个AI数据点接入到四堡站过程控制PLC系统。三塘湖油末站给西部管道的信号：储罐液位信号、刮板流量计信号、油泵的启动、停止、状态等控制信号、电动阀的开到位、关到位、故障等信号，此外，应互传人工确认后的火灾报警综合信号等。西部管道给三塘湖油田原油外输管道的信号：四堡站注入点紧急切断阀开关、状态、故障报警信号、电动阀控制、阀位信号、注入干线压力信号，此外，双方互传人工确认后的火灾报警综合信号等。在四堡输油站至三塘湖末站机柜间敷设2条16芯单模铠装光缆。在四堡输油站和三塘湖末站PLC机架上新增MVI56E-MCMR串口通信模块，通过RS485光电转换器实现双方信号交互。新增的串口通讯模块通信接口和工程文件配置接口相互独立，确保数据不会被对方修改，保证数据传输安全。过程控制系统组建如图2所示。2座站场资产管理属于不同的企业，需明确各方的调度监控权限。新增注入支线的设备由四堡输油站负责监控，两座站场其他管道和设备的运行参数，仅做数据采集和监视，控制权限各自负责。调度监控中心负责下发调度指令，负责注入流程阀门开启和关闭操作；三塘湖末站负责末站站内工艺流程切换和设备启停操作；四堡输油站负责注入管道附属设备和本站其他设备的工艺参数监护。

2.2ESD系统组建

新增ESDV-06501电液联动阀门的状态和控制信号，共4个DI数据点，2个DO数据点，接入到四堡站ESD控制系统中。在四堡站ESD系统输出命令中并联ESDV6501阀门关闭命令，当四堡输油站触发ESD保护程序后，除了执行原有的保护程序外还会连锁关闭ESDV6501阀门。确保三塘湖末站与四堡输油站有效隔离。由于三塘湖末站没有独立的ESD保护系统，四堡输油站ESD触发信号并不直接控制三塘湖末站。当注入支线ESD阀门关闭后，注入支线压力快速上涨，末站过程控制PLC下达泵出口压力高高连锁保护停泵命令，保护末站工艺管道和设备不超压。四堡站ESD系统触发后会产生一个ESD报警信号，报警信号通过交换机传输给过程控制PLC，最后通过串口通信传输给三塘湖末站。四堡站ESD系统组建如图3所示。

2.3现场测试

在线修改HMI组态文件，添加新增工艺流程、设备及相关参数监控、报警、记录等功能。在西部原油管道停输期间，重新规划PLC网络、下载PLC程序、编写通讯接口。完成现场验收测试后，将相应的数据上传至各调度中心。修改四堡输油站ESD保护程序，开展ESD功能性测试。调度监控中心选择不同类型的触发工况，确认ESD保护系统功能完好后投入运行。

3结束语

新建站场自动化控制系统应根据系统信息安全要求，将系统分成不同的区域，不同区域应设定不同的SIL值。同一区域的自控系统的设备和回路应按照同一SIL值进行安装组建。对于连接不同区域的中间管道和附属设备（仪表），应结合调度操作原理以及仪表安全等级要求，确定其接入方式，保证区域中的资产和区域之间的连接满足系统安全要求。新建站场应充分考虑工业通信网络信息安全，不同区域的过程控制系统进行通信时，推荐采用不可路由的串行通信方式连接，每个PLC均连接到本地交换机上，通过工程师站编程，通过HMI操作，确保不同区域的网络控制是安全独立的。

参考文献

[1]韩晓波.企业工业控制网络安全技术探讨及实现[J].化工自动化及仪表，2012，39（4）；498-503.

作者：郭宏 单位：中国石油西部管道新疆输油气分公司