ECHO SCADA系统在天然气长输气管线上的应用

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与远程调度相结合的自动化系统，已广泛应用于天然气集输、石油化工、供水及水处理、电力系统等诸多领域。SCADA系统可实现实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、实时的监视，并为生产、调度和管理提供必要的数据等多方面功能。
天然气长输管道覆盖的地理空间跨度大，生产时效性很强，要求连续运行，确保安全至关重要，而且强调各生产环节的分工与协作，同时追求整个系统的有效运转，因此要求集中统一管理。SCADA系统作为控制管理核心，除负责气量的调配和人员的协调，还能够进行设备运行状况的实时监测、远程操作和生产状况的动态分析，可有效提高管理者对突发事件快速准确地处理能力。通过SCADA系统，建立功能完善的调度管理体系，保证长输管网安全可靠运行，确保企业效益的最大化已经成为提升管理水平的必经之路。

1、天然气长输管道的特点
长输管道是天然气长距离连续运输所依附的系统，其不需要常规的运输工具和设备，即可迅速、有效、大规模的将天然气运输到目的地，天然气长输管道输配系统已由单气源、单管不加压的输送方式演变为多气源、多管、多个加压站输送，生产运行工艺更加复杂。天然气的产供销是由采气、净化、输气和供气等环节组成的，长输管道作为这个系统的中间环节，必须协调好上下游的关系，因此操作管理更为复杂，而且担负一城市或地区的供气任务，涉及国计民生和千家万户，一旦发生事故将造成很大的经济损失和社会影响，因此必须保证其安全平稳、连续可靠运行。 以天然气管道输送系统及管理的特点考虑，工艺参数的实时监视与控制非常必要，借助SCADA系统实现了数据采集与监控功能，建立起功能完善的调度管理体系。全线设置监控与数据采集系统（SCADA系统），将管线沿途各PLC场站的重要数据通过通讯系统实时传至调度控制中心，以便调度人员根据这些信息来监视和控制管道系统的运行，进行设备运行状况的实时监测、大型设施的远程操作和生产状况的动态分析。伴随管网的复杂化和压缩机等大型能耗设施的增多，通过模拟软件，模拟管道运行工况，实现优化管网输送方案，使企业效益最大化。

2、系统总体结构
天然气长输气管线SCADA系统一般由截断阀室、分输站站控系统、调度中心组成，各站站控系统通过通讯系统与调度中心相连，构成生产过程本地站控系统监控与调度中心远程监控相结合的双层网络系统。
站控系统可采用安控科技的E40/E50 RTU作为数据采集、本地控制及远程数据通讯单元，和PLC控制器相比，RTU控制单元具有通讯距离较长,数据传输数度快，准确性高，具有强大的通讯接口,适用于恶劣的工业现场等特点；截断阀室可采用SUPER32一体化RTU作为测控终端；天然气计量采用安控研发的ECHO5802天然气流量计算机；上位机操作界面可采用安控科技组态软件ESPIDER为平台，能够显示所有工艺流程、过程参数、趋势图、监控主要设备运行状态和输气过程，完成报警和各种管理报表的打印以及数据的存储的功能。
调度中心由服务器、操作员站、工程师站以及网络设备构成。服务器实时读取各输气站中RTU控制单元内的数据，并通过组态软件平台，显示各站的所有工艺流程、过程参数、趋势图，监控各站主要设备运行状态，打印各种管理报表以及存储各站主要的生产数据。

3、系统各部分主要功能及实现
3.1 输气站站控系统部分功能与特点
（1）计量功能
对于孔板天然气流量的监测，采用安控研发的ECHO5802天然气流量计算机，ECHO5802天然气流量计算机在国内首家通过GB/T21446-2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》的要求，完全能够满足天然气计量需要，参数设置简单、透明，保证了计量的公平、公正、公开。流量计算机具有强大的通信接口，能够通过通信接口将差压、压力、温度、流速、累计流量等重要计量参数传输到上位机，并在上位机操作界面中显示，便于值班人员对计量过程的监控，并与SCADA系统进行无缝连接。
（2）人性化生产操作界面
根据输气站站场实际情况设计的操作界面具有简明、直观和便于操作的特点，要求实时显示现场计量参数、进出站压力、进出站温度、电动阀状态等一系列重要生产数据，值班人员通过查看计算机操作界面便可全面了解现场生产情况。另外，通过操作界面可以对现场电动阀进行控制，特别是在紧急事故发生时，值班人员在控制室里能够快速完成阀的开关工作，提高了生产的安全系数。
（3）强大的报警功能
系统中采用声光结合的报警方式，并加以文字在操作界面的报警窗口加以说明，确保在第一时间通知值班人员报警产生的原因和位置，确保安全平稳生产。报警包括：站场可燃气体超标报警；进出站压力超标报警；计量支路差压值超标报警；重要电动球阀开关动作报警；计量仪表连接状态报警。
（4）丰富的历史曲线
系统中提供了各计量支路中的压力、差压、温度、瞬时流量计量参数和进出站压力等参数的趋势曲线，通过曲线可针对某时段具体分析天然气计量参数变化趋势，对分析输差，调配气量，检测仪表提供重要的辅助作用。
（5）按时自动生成生产报表
根据生产需要，系统定时自动生成生产报表，报表内容包括重要电动球阀状态、各支路计量参数数值及进出站压力值等参数。作为生产重要资料，报表可按照规定时间连续保存，并能够根据实际需要调整保存时间。
（6）参数设定功能
由于天然气组分的不定性，需要定时的根据天然气气体组分检测报告修改流量计算机中的天然气组分确保计量的准确，因此系统提供了天然气组分设定界面，通过计算机通信接口与流量计算机进行通信，直接将操作界面设定的参数写入流量计算仪，完成流量计算机中的天然气组分设定。另外，系统还提供了压力变送器、差压变送器、温度变送器量程设定功能，实现根据变送器量程的改变重新设定系统内部参数，来确保变送器显示数值的正确性，满足生产需要。
（7）可靠的安全性
系统采用权限操作方式，即不同操作权限的操作人员只能操作本权限内的功能。系统中一般操作人员可以实现读取工艺参数，读取报表，查看趋势曲线和报警的功能。通过登陆密码登陆，获取高级权限的操作人员，可以获得生产参数的修改和电动球阀控制的功能。继续登陆，获得更高权限的操作人员则可以对系统进行修改和完善。通过这样的权限设置，一方面，避免了误操作对生产造成影响，另一方面，可以保证生产参数的安全性，确保正常生产。
3.2 调度中心的功能与特点
远程实时监控是SCADA系统一个典型特点，天然气长输气管线SCADA系统中，调度中心的作用就是这一特点的充分体现。
典型应用

在调度中心的操作界面中可以读取SCADA系统网络范围内的所有站场的生产参数，并且可以通过点击各站图标，调出相应的操作界面进行监控。通过调度中心操作系统，调度人员可以在第一时间，更加直观的了解到SCADA系统内任意输气站或阀室的运行情况。另外，调度中心配有大容量硬盘阵列，可以长期保存历史数据。
安控公司的RTU以及组态软件已经成功应用在多项天然气开采、处理以及长输管线SCADA系统中，系统充分发挥自动化全天候监测的手段，确保了安全生产、平稳供气。另外，ECHO SCADA系统具有丰富的扩展功能，新开发建设的分输站或阀室可轻松接入本系统中。ECHO SCADA系统运行稳定可靠，操作简便，优质的产品质量和售后服务深受业主的好评。