摘要：石化资源中很重要的资源是天然气，天然气输送过程中自动化控制关键技术很重要。站控系统是天然气集输系统中的一个重要环节。当前，在站控系统处理天然气的过程中，存在生产工艺数据管理混乱、与其他系统之间信息交互困难及生产管理效率低下等问题。伴随我国天然气相关企业的不断崛起，电子技术和通信技术不断被应用其中。现如今天然气的各个站控系统信息化建设的重要发展目标就是把信息技术应用到天气热集气输送、控制系统处理以及自动化管理过程中。
关键词：石化；天然气；仪表控制；关键技术
引言
近十几年来，我国经济蓬勃发展，能源如何得到充分利用成为了保障我国经济可持续发展的重要问题。到目前为止，不可再生能源面临日渐枯竭的危险，天然气也是如此。天然气的应用在工业、民用等方面受到越来越多的关注。因此，如何利用和开发好天然气的问题受到了全世界的瞩目。SCADA系统作为城市燃气监控系统，能够实时采集数据，有效与上下位机通讯。如何让SCADA系统发挥出其应有的作用，越来越受到政府的关注。
一、SCADA介绍
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统即监控与数据采集系统。该系统在电力系统的远程监测调试中应用较早，随着后续科技的不断发展，它又进一步在石油天然气、化工等工业领域的数据采集、监视控制系统等方面发挥作用。SCADA技术可以充分利用现有技术监视和控制就地设备的数据采集、设备控制、参数调节、各类信号报警等。相对于我国的天然气控制系统的发展水平，世界各国在天然气的输送和处理等方面均达到了非常高的水平。数据采集及SCADA系统己经是国外自动监控和管理的一种基本方式之一。它们具备的功能如下：
（1）系统利用计算机技术，能够实时采集各个井、站的各项工艺参数，然后把这些参数进行综合分析，最后对所检测的流量进行温度、压力补偿的累积和计算。（2）系统可以完成主控中心与下位机的数据传输，不仅如此，它还能实时监控重要的阀门及阀位状态，可以有效地防止意外事故的发生。（3）动态趋势和流程画面显示。（4）数据的分析、处理以及调度的管理、决策、指导等等。
二、关键技术
1、站控系统的设计
我国天然气盛产于我国西部地区，那里的气候炎热，到处都是山丘、沙漠等，非常不利于生存，在这样的环境中，天然气的集输和处理的生产过程困难大，容易发生不可预知的危险。天然气输送中各个地方相互关联，而这些地方的生活工作环境差，产地分散，导致设计时对各个站控系统的要求很高。因此，在设计监控系统中，必须用先进的计算机技术进行自动控制和管理整个生产过程。对站控系统的要求如下：
（1）为了确保在生产时系统安全运行，必须要求全面有效地监控生产过程。
（2）系统可以分析和处理现场实时采集的数据，从而优化工艺参数，不断加强科学管理，使它为形成现代化新型生产和管理模式打下了夯实的基础，并为进一步的生产管理、科学决策提高可靠地理论依据及不断创造有利条件。
（3）有效的合理利用资源，减少对能源及生产用料的消耗。
（4）为进一步降低生产运行成本，减少生产过程中的操作人员，采用新的管理机制，从而有效地提高经济效益。
2、检测仪表设计
根据天然气管道中检测仪表的设计原则，本工程的检测仪表设计应当遵循以下原则：
（1）采用的设备、系统及材料应是技术先进、性能稳定、性价比高，能满足所处现场环境和工艺条件，在工业应用中被证实是成熟的产品。
（2）检测仪表应选用技术先进、运行可靠、安全耐用、有较好的动态特性、高精度、复现性好、操作方便、易于维护的仪表。
（3）检测仪表必须能满足所需的精度要求，满足其所处位置的压力等级和温度要求。
（4）仪表的种类应当采取统一规格，不应选取过多种类。
（5）仪表及控制阀门应耐大气腐蚀，适应高寒环境和介质条件。
（6）优先选用国产仪表，对于直接影响检测控制质量或国内仪表满足不了要求的关键仪表可以考虑由国外引进。
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（7）电动变送器的输出信号应为4-20mADC或1-5VDC（二线制），24VDC供电。
（8）开关型仪表的输出接点采用无源接点，接点容量最小为24VDC，lA。
（9）处于爆炸危险性场所的电动仪表及电气设备一般按隔爆型设计，电气设备和电气连接一般按爆炸危险性区域2区选型设计。防爆/防护等级：室内不低于ExdIIBT4/IP55，室外不低于ExdIIBT4/IP65。
仪表选型
根据本天然气管道仪表设计的要求，需要对温度、压力、可燃气体、火焰、液位等进行检测，因此对它们分别进行检测仪表选型如下：
温度检测仪表
在本设计中采用了准确度等级为1.0级的双金属温度计作为现场温度检测仪表。远传温度检测仪表采用元件为Pt100铂热电阻一体化温度变送器。温度变送器遵循HART通信协议，它的输出信号为4-20mADC。在其他应用的检测温度仪表中，用于检测生产过程的准确度不低于0.5级，用于贸易交接计量温度补偿的准确度不低于0.1级。
可燃气体检测与报警仪表
本设计中采用的是红外式可燃气体探测器及报警器，能充分保证实时检测可燃气体的浓度，并且在达到警戒线时进行报警。
火焰检测与报警仪表
本设计中采用的是三频红外火焰探测器及报警器，能实时检测火焰情况并在达到警戒线时进行报警。
液位检测仪表
过滤分离器、原水箱、净水箱的现场液位检测仪表选用了磁浮子液位计，检测远传液位信号时选用了磁浮子液位计配带的液位变送器，输出信号为4-20mADC HART通信协议），24VDC供电，二线制。调节池、提升池的液位检测仪表选用了超声波液位计，输出信号为4-20mADC（HART通信协议），24VDC供电，二线制。
3、站控制系统设计
输气管道SCADA系统包括：调度中心（DDC）、站控系统（SCS）、远程终端装置（RTU）以及连接他们的通信系统（通信设备）。按照不同的站控系统规模，它还可以配备其他备用的调度控制中心、区域性的控制中心等等。
站控制系统操作方式
（1）自动远控
所有的站操作控制按调控中心的命令进行操作控制，由站控制系统PLC执行完成。
（2）人工自动控制
所有的站操作控制由站操作员通过操作员工作站发布命令，由站控制系统PLC执行完成。现场温度、压力、流量、运行状态、阀门的状态等数据的检测和采集由现场仪表或控制系统的设备完成。一些大型管道自控系统分别由就地控制、站场控制和调度控制中心三级控制组成。
总结：
本文依据天然气管道的现实建设情况，深入探讨研究了天然气站控系统和控制系统建设中出现的重要问题。论文的主要研究工作和结论如下：
1.按照我国天然气输送的站控系统功能要求和它们各个控制站内部工艺特点，进一步对比国内外气田的自动控制技术。结合天然气气田发展研究的近况，本文把基于PLC控制的集气站的站控系统划分为三个层次结构：现场设备层、过程控制层、管理应用层。与此同时，依据站控系统的整体体系结构，各个站控系统的硬件分别由PLC系统控制软件和上位机的监控系统控制软件构成的布局方案。
2.针对天然气站控系统压力、调度中心、阀室、数据通信等系统控制的重要性，本文结合实际工程需要，确立了各种调压阀的选型、调度中心合理配置、监控阀室稳定运行、数据实时监测等。最终实现了天然气管道自动控制系统监控现场所有的输气工艺、电气和辅助设备或设施，安全、平稳和高效运行。
3.本项目工程的自动控制系统中的监控、调度和管理功能等等均由SCADA系统控制。工程应用的SCADA系统组成部分主要有调控中心、站控制系统、RTU、监视阀室数据的采集与远传、油气输送公司的监视终端等等。本工程所建立的SCADA系统站控系统具有独立运行监控的能力，同时还会把检测的信息反馈到调控中心。它实现了通过控制调控中心对站场监控、调度、管理等等。
参考文献：
[1]杨继锋.我国石油天然气输气管道现状与输送钢管的发展[J].焊接，2015（01）：20-25.
论文作者:俞兰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/14
标签：系统论文; 天然气论文; 仪表论文; 控制系统论文; 检测仪表论文; 温度论文; 现场论文; 《电力设备》2017年第34期论文;