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B&R控制器在石油、天然气管线监控系统中的应用

供稿:贝加莱工业自动化(中国)有限公司 2014/7/1 9:24:00

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不可再生的能源资源,例如石油、天然气及其精制产品对于世界经济是极其重要的。这些未加工的资源的有效生产和运输不仅对效率十分重要,而且对于保护环境也十分重要。因此,在管道上出现漏洞是不可低估的问题。这可能由于腐蚀或非法在管道上钻孔偷盗石油或精制产品造成的。为了避免土壤污染和防止偷盗未加工资源,这些泄漏必须尽可能快地确定位置。

修理管道漏洞是价格昂贵的工作,但是又无法忽略它们。PAS过程自动化系统有限公司于1977年开发了一个管道漏洞监视系统(测漏系统——LDS)来满足捷克瑟浦罗公司的需求。这家公司经营石油、天然气和柴油管线以及大型储罐设备。系统的主要需求是在5分钟内能将探测到的泄漏报告给调度员,并且以尽可能高的精度确定泄漏的位置。

如果管道的工作压力>4巴,系统就可以探测到石油、燃料、水或天然气很小量的泄漏(几升)。直径为几毫米的孔(与管道内径之比为1:100)可以被检测出来。在100km长的管线范围内,泄漏位置可以定位在20米范围内。LDS现在正由瑟浦罗、PDMN和噶兹普鲁姆等公司在捷克共和国、俄罗斯和乌克兰长达一千公里以上的管线上运行着。

系统设计
解决方案是在B&R自动化设备的基础上开发出来的——即所谓Sherlog安全管线。在中央站和沿管线的单个测量站配备了B&R 2010和2005系列控制器。B&R过程控制系统APROL也是Sherlog系统的一部分。APROL的报表、报警、趋势和显示画面等选项是控制分散的测量站,或者从控制室作远方访问(通过WAN、因特网等)的最佳工具。由16位模拟量输入模块、实时和算术运算提供的精度,使得Sherlog具有高灵敏度和精确性。

除了LDS之外,每条管线上几乎都需要对诸如天然气/石油站、压缩机站、流量计算和控制器的监控应用。这样大范围的功能在Sherlog中可以由APROL的许多功能来实现。

方法
Sherlog安全管线依赖于对管线上几个位置压力变化的精确测量和压力趋势的统计过程分析。因此,只需要测量压力。其它物理测量,如温度、流量和密度测量都不需要。统计过程考虑以下因素:介质的种类和状态(液态/气态)、非自然压力扰动,管道内较高的液力噪声。所有这些参数降低了测量方法的灵敏度和精度。系统的灵敏度表示为管道内径与探测到的泄漏孔径之比。目前能达到的比率为1:100。这意味着在常规压力和没有压力扰动的情况下,系统可以在5分钟内在内径为800mm的管道上发现直径为8mm的孔。

适应性
在压力扰动时测量灵敏度能动态地适应当前的管道状态,从而避免误报警。在压力大扰动的情况下,灵敏度将下降。当条件回到正常状态时,灵敏度再增加。
深度开发的算法能分清管道内自然的变化,例如外部温度降低、柴油-汽油界面或者管道布局结构的变化。为此目的,系统采用费歇尔�罗丝蒙特3081 SMART压力变送器、HART通信器、B&R 2010或2005控制器,其输入模块(AI730,AI780)具有很高的分辨率(16位)。

精确的泄漏定位
操作员被通告的泄漏位置为离管线起点的距离�绝对允差。对于100km长的管线,泄漏位置可以被确定在20m范围之内。允差考虑到系统评估的所有扰动。泄漏辩识要求两个不同的参考点。第一个数值来自沿管线架设的许多测量站之一。第二个数值来自中央站。根据泄漏离测量站多远,测量站可以在几秒钟探测出泄漏。中央站评估沿着整条管线的情况,并在5分钟内显示结果。这个时间是为读出和评估从站来的信息所必需的。万一在一个测量站压力测量不正确或有错误,系统探测泄漏的能力保持不变。泄漏定位的精度会降低,对于泄漏的计算定位,系统报告的允差较宽。

避免假报警
压力测量用几种方法处理,彼此互不相关。这消除了操作方式、内部温度和测量误差的影响。
由操作控制阀、关闭阀门或支路触发的报警可以通过组态或位置状态扫描加以抑制。
在捷克共和国、俄罗斯和乌克兰,PAS管道监视系统目前监视着一千公里以上的原油、燃料油和天然气管线。在不久的将来,哈萨克斯坦、埃及、罗马尼亚、沙特�阿拉伯、巴西和印度,传输管线将由PAS系统监控,目前PAS正在与这些国家的公司进行洽谈。




过程自动化有限公司(PAS)

成立于1991年的这家捷克公司基本上有三个主要的顶梁柱:工业自动化、管道探漏监视系统(泄漏探测系统——LDS)以及楼宇控制系统。公司总共有20名员工,年营业额有100万美元。在它的客户中有捷克最大的切斯卡�勒芬内斯卡炼油厂,捷克石油化工市场领导者契莫皮特罗尔�李特维诺夫,捷克最大的矿业公司阿皮安集团和布拉格机场(航线燃料供应系统),以及污水处理方面的客户 。
1997年开发的LDS目前主要用于捷克共和国和俄罗斯联邦的公司(切普罗、特兰斯瓦斯 和噶兹普罗姆等公司)。然而,印度、巴西和波斯湾的公司现在已经发出了信号,对这个独特的系统很感兴趣。
从PAS启动阶段起,它一直与B&R一起工作,两家公司共享长期的合作历史。客户应用软件建立在B&R硬件的基础上,并且LDS也配置了B&R的硬件和标准软件。

更多内容请访问 贝加莱工业自动化(中国)有限公司(http://c.gongkong.com/?cid=1795)

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