摘要：改革开放以来,我国不断加大对油气管道的建设力度,经过几十年的发展,我国已经基本建立了相对完善的、系统的油气管道系统,并在油气管道技术方面取得了长足进步。为确保长输油气管道的安全、稳定发展,必须加强对自动化技术的应用,以便于从油气井到油气集输管网、油气净化,再到输送给用户的全过程中的自动化控制。
关键词：长输管道；油气输送管道；自动化技术；发展趋势
1、长输油气管道自动化技术的应用
近年来,信息技术得到了很大的发展,其在各行各业中得到了十分广泛的应用,并为推动行业发展与改革进程做出了重要的贡献。信息技术在石油行业中的进步,推动着石油行业的自动化、信息化、智能化发展。SCADA系统,也就是数据采集与监控系统,是我国长输油气管道的一种主要的信息技术,SCADA系统的应用,大大推动了长输油气管道的自动化进程。SCADA系统主要通过应用计算机技术、网络技术,对长输油气管道的整个输送过程进行掌控,确保管道运行的稳定性,使油气生产、输送调度实现精准化、自动化,减轻人员工作量,提高长输油气管道运行的效率,最终实现长输油气管道经济效益的提高。与此同时,开展自动化监控,也可以减少长输油气管道运行过程中的潜在风险,有利于提高长输油气管道运行的安全性。
科学技术日新月异的当今时代背景下,在长输油气管道中结合应用SCADA系统与其他先进的科学技术,有利于提高长输油气管道的自动化控制水平。例如,结合应用SCADA系统、GPS技术、GIS技术,便可以对长输油气管道的生产运营状况进行实时监控、准确测量,所采集的数据也更加准确、全面,且具有实时性,以此为基础,便可以建立信息查询系统,对实现数据的准确传递以及信息共享,有着十分重要的意义。在长输油气管道中应用上述先进技术,有利于提高长输油气管道的运行效率,降低长输油气管道的运行成本,提高长输油气管道的经济效益与社会效益。
2、输油气管道自动化技术发展方向
2.1进一步提升自动化水平，形成成熟的无人站技术及管理模式
目前国内外无人站的自动化技术还不能做到全天候无人，自动化技术有待进一步提高，形成成熟的无人站技术及管理模式。
2.2形成大数据，构建管道信息化网络
利用智能化设备，建立管道线路和站场设备在设计、施工及运行各个阶段的数据库，利用网络实现信息更新和数据完善，形成大数据。
2.3进一步加强数据分析应用
油气管道正在逐步形成网络，单条独立的管道越来越少，管道输量调配将愈发重要。另外管道随着输量的变化需要在输送过程之前进行输送过程模拟，实现在要求的时间范围内以最小的能耗输送到目的地。因此模拟仿真、能耗分析等一系列的数据应用功能的加强也是未来的发展方向。
2.4管道和站场的全生命周期管理
管道正常运行的前提是管道和站场的设备完好，因此下一步发展应从建设初期的设计做起，利用现代的信息化手段，从线路的完整性管理，逐步实现管道和站场全生命周期管理。2.5完善安全措施
站场无人化管理后，最重要的环节是如何应对紧急情况。因此需对管道运行过程中的安全保护进行严格地分级设计和实施，制订完善的应急预案，以确保管道在任何情况下风险可控。
3、油气管道管理的新模式
随着自动化技术的发展及无人化管理要求的提高，需融合仿真、信息、自动化等多种技术，以实现油气站场的无人值守，调度控制中心对管道进行远程调度、运行和管理。此模式将是一种全新的管理模式，且与之相对应的管道运行将更加自动化，因此本文将此模式管道称作自动化管道。
3.1自动化管道的功能
自动化管道的主要功能是根据管道沿线用户的需求，实现用最小能耗将一定数量的油气输送到目的地。在实际管道运行管理中，通过油气管道调度、运行和管理等3个环节以实现上述功能。
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3.1.1油气管道调度
在调度控制中心通过模拟仿真系统，根据用户需求量，以最小的能量及合适的时间为目标编制批量计划，确定管道和设备的运行方式，即确定输油泵和压缩机等工艺动力设备，以及沿线压力、流量控制和保护设备的运行参数设定值等；同时基于输油泵和压缩机工作状态，沿线站场和阀室的压力、温度和流量等参数，通过建立管道数学方程运算，对运行过程进行自动实时跟踪，随时了解管道的运行状态。
3.1.2输油气管道运行管理
按照输油气管道经过模拟仿真编制的计划和管道的运行方式，通过SCADA系统在调度控制中心远程操作管道运行，实施其运行计划。即通过调度控制中心的计算机系统、站场控制系统和阀室的远程控制单元实现对站场和阀室的泵、压缩机、工艺阀门以及控制阀门等设备的远程自动化控制。
3.1.3油气管道的信息管理
对站场、阀室的设备和工艺管道以及线路管道进行信息化管理，以保障设备和管道的正常运行。在管道的控制中心建立数据管理系统和地理信息系统，通过对沿线站场设备状态和管道温度、压力、流量和液位的数据采集和线路沿线地理信息的检测，实现对站场设备及时维护和维修，在线路发生灾害时及时抢修。
3.2自动化管道控制系统
3.2.1模拟仿真系统
模拟仿真系统是在计算机上用数学的方法，以温度、压力、流量和时间为变量建立状态方程来描述油气管道。模拟仿真系统有离线仿真、在线仿真以及模拟培训，代表性的软件有：SPS（StonerPipelineSimulator）、PipelineStudio、FluidFlow等。
离线仿真：根据确定的输量、时间和目的地通过离线仿真系统编制批量计划，确定管道和设备的运行方式，实现以最小的能量将确定输量输到目的地。在线仿真：在线仿真系统是利用SCADA系统的温度、压力、流量和能耗等实时数据，以跟踪批量计划的实时运行情况，并预测未来。
模拟培训：利用现场采集的数据，通过模拟仿真系统，在线模拟管道的运行状况，以培训调度和操作人员。
3.2.2SCADA系统
油气管道输送系统的自动化主要依靠SCADA系统来实现，主要由调度控制中心计算机系统、站控制系统、阀室RTU等组成。在调度控制中心，操作员可通过工作站操作运行管道的泵、压缩机和阀等设备，并且可以了解到现场设备的运行状态，在设备和管道出现故障时可以实施安全保护，紧急状态下可以停止油气输送。
目前，整个石油管道行业在用的SCADA系统主要有OASYS、CITECT、RSview32、EPIPEview、VIEWSTARICS、PKS、HoneywellHS、ABSCADAVantage、IFIX4.0中文版等。这些系统代表当今自动化的最高水平，但是部分设备的控制和远程操作功能还不尽完善，如不能远程启停、没有状态反馈信号等。若对其完善，使得调控中心能够控制和操作所有运行设备，并掌握所有设备运行状态，则最终可实现自动化控制。
3.2.3数据管理系统
数据管理系统主要是利用SCADA系统的通信网络采集站场、阀室及线路的设备和管道状态信息，并在调度控制中心实时显示管道当前状态，以支撑线路管理、资产管理、运营管理、应急管理，实现管道的信息化管理。在中国石油管道板块，数据管理系统主要包含管道生产管理系统、企业资源计划系统（ERP）、地理信息系统（GIS）、管道实时数据采集与监控系统（SCADA）、管道完整性系统等，共同实现中国石油管道业务的科学化和信息化管理。
4、结语
综上所述,长输油气管道是我国重要的基础设施,确保长输油气管道的安全、稳定运行,是促进工业化建设、保障社会稳定的重要前提与基础。长输油气管道自动化技术的应用,为提高长输油气管道的经济效益与社会效益做出了重要的贡献,但就现阶段来说,长输油气管道自动化技术还面临着诸多问题,因此,必须进一步加强、深化研究,以提高长输油气管道自动化技术的应用效果。
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论文作者:黄绵炯
论文发表刊物:《防护工程》2019年18期
论文发表时间:2020/1/13
标签：管道论文; 油气论文; 系统论文; 设备论文; 技术论文; 数据论文; 控制中心论文; 《防护工程》2019年18期论文;