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油气行业技术概要

油气行业技术概要

油气行业

今天,中国经济蓬勃发展,对于油气的需求迅猛增长,如何更好的利用油气资源,自动化控制系统愈发起到至关重要的作用。油气工程项目的自动化程度要求越来越高,在确保系统安全可靠运行基础上的数据优化、实时监控和管理数据的采集,成为为油气自动化系统发展的方向。

石油天然气的储存、输送、调配是一个复杂的系统,覆盖地域广、安全等级高、工作环境恶劣。为油气工艺过程服务的自动化控制系统涉及到数据库技术、SCADA技术、地理信息技术、总线技术、通信技术、数据分析与模型仿真、系统优化管理等多项专门的技术。整个控制系统要求硬件产品具有高度的可靠性和稳定性,同时非常重要的是具有开放性与极好的互联性。而在系统应用软件方面则要求更强的数据处理与挖掘能力,传统的报表、趋势、事件等数据具有良好的接口与管理系统进行集成,从而达到能够对整个生产过程的数据进行分析和优化,提升调度能力,使得能源在整个过程中被很好的管理,提高整个过程的效率和安全。

油气行业自动化泛指油气开采、存储、运输、加工、配送过程中涉及的工业自动化控制系统及辅助系统。

B&R产品在油气行业的应用范围

石油天然气钻井机控制系统:2002年瑞士NOBEL公司与奥地利B&R合作开发了全球首台Opti-Drill智能钻井系统,采用DrillSmart专利算法精确控制卷筒速率、钻头负载和竖管压力,大大提升掘进效率。到目前为止,配置B&R控制系统的Opti-Drill智能钻井机在全球的销量已超过3500台。

抽油机监控系统:Surgutneftegas是俄罗斯最大的石油天然气公司之一,1993年以来一直从事石油天然气的勘探、开采、加工和销售。其在Surgut、Yakutija等油田的3800多台抽油机的现场监控站上全面采用了奥地利B&R 2003系列控制器。实现以下功能:
——采集:利用无线电台,完成对现场生产数据的采集
——数据存储:调度中心配置B&R APROL监控软件,具备1年以上海量数据的压缩存储功能
——显示:提供示功图、电流图的现实功能,满足油井监控的专业需要
——审计追踪:全程记录操作员的每一个动作并存档。该功能符合21CFR Part 11及GAMP4要求
——报警:提供多级报警、报警筛选、报警关联过程图、报警趋势、锁定报警、报警报告及分析
——安全权限管理:支持安全登录、根据操作人员的不同分配不同的操作权限,使系统操作更加安全
——远程维护:支持远程报警、远程诊断维护和操作

码头及库区综合监控系统:Oilterminal港是俄罗斯最大的油港,年中转的原油和成品油超过1500万吨。每天,满载不同油品的火车进入港口,对温度不太敏感的汽油和柴油从火车车厢被直接泵入中转的油罐;而容易冻结的原油需要一个清洗的过程:罐区储备的原油被加热到80摄氏度,然后从被加热到40~50摄氏度的内部管道加压泵入火车车厢,经过该过程,火车车厢内冻结的原油被升温,然后被泵送到中转储罐,此时的原油温度可以达到15~20摄氏度,压力高达18Bar。最终,油品会从中转油库装船进行外运。经过反复试验和测试,B&R 2005最终被选定成为整个港区的自动控制系统,除了常规的监视、控制功能外,油品收发及贸易结算也纳入了B&R控制系统的功能范围。

管线泄漏检测系统:B&R智能管线测漏系统被广泛运用于俄罗斯、乌克兰、捷克、斯洛伐克和中国等地的长输管线上。在提高油气输送安全性的同时也取得了另人满意的经济效果。LDS系统适用于:
——原油、成品油、液体化学品、天然气、多相流
——负压波、次声波
——测漏孔径 < 3mm
——管线压力 > 0.1MPa
——有效抑制环境噪音

长输管线及城市燃气输配SCADA系统:大型的油气管网SCADA系统通常由调度控制中心、备份控制中心、各个现场单元(存储站、计量站、加温加压站、门站、调压站等构成)等组成。整个管网项目涉及的系统可能包括:SCADA系统、泄露检测系统、模拟仿真系统、生产管理系统、调度管理系统、地理信息系统等。B&R在全球有数十套油气管网SCADA系统的应用案例。B&R基于SUSE LINUX平台APROL软件作为整个SCADA系统的上位监控软件;B&R 2005或X20系列的控制器和IO及通讯模块等构成SCADA系统的现场单元,采样标准仪表信号或通过通讯总线来采样智能仪表信号,并控制阀与泵的起停等动作,接受来自上位监控系统的指令。

调度中心
调度中心主要任务是对整个油气输配管网生产运行进行调度,并对工艺对象进行数据采集及工艺过程和重要设备的控制,同时能够对管网在线模拟仿真、设备运行优化、制定输送计划、泄露检测及定位、计量管理、模拟培训等一系列任务。通常由数据库服务器、历史服务器、工程师站、操作员站、打印机等外设、路由器、防火墙等硬件组件构成,运行SCADA组态软件。主要功能包括:
——数据采集与处理
——工艺流程的动态显示
——调度与操作任务下达
——报警显示、管理与事件查询、打印功能;
——实时数据采集、归档、管理及趋势显示;
——生产统计报表的生成与打印
——流量计算、管理
——系统诊断、故障分析与处理
——紧急切断和安全保护
——实现与上位计算机网络的通信和数据共享

作为数据中心,为确保数据安全及实现多功能服务,调度中心需要网络、CPU、数据库冗余支持能力,并且提供工程师站、视频工作站、仿真工作站的数据共享服务。

热备中心
在平时,热备中心完成与调度中心的数据同步,实现对调度中心的功能备份,当调度中心无法正常工作时,热备中心接管调度中心工作。

远程场站
在现场控制单元,实现其本地数据采集与处理功能,具有智能数据接受与上传功能、命令执行和逻辑任务处理、并具有开放的接口与第三方智能仪表进行通信获取数据与命令给定功能。
——实现数据上传至调度中心SCADA实时数据服务器;
——现场数据采集存储
——天然气流量计算
——数据处理(工程单位换算、算数与逻辑运算、流量计算)
——联锁保护
——紧急停车ESD
——执行SCADA系统调度中心指令,并向调度中心发送带时间标签的实时数据;
——自动进行监控任务,发出控制或调节命令

网络通信
油气项目数据点分布较远,通常需要借助公网进行数据连接,系统必须支持开放的以太网、无线网络(GPRS、GSM、CDMA、3G)连接能力,并确保数据的可靠与安全。B&R SCADA系统提供与管理级数据库的连接能力,支持ERP、MIS等大型系统的连接支持。

一、项目背景

O.M.T.是拥有超过50年天然气调节和测量产品的公司,自2000年起便称为了Emerson集团的成员公司 它和Fischer、Rosemount等公司一样,提供压力调节器、调节阀、流量计等设备的生产和安装。

Mol Plc是欧洲中东部地区最大的油气公司之一,在匈牙利拥有接近5个大型压缩站和超过1200公里的传输和管道配送线,超过400

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