提高热工自动化系统可靠性的技术研究.doc

戴瑞瑞++林海鹏++戴维棣

[摘 要]永宁1集气站及所辖井场自投产以后，场站内数据传输、关键部位控制已逐步实现中控室自动化远程控制。但是由于网桥信号不稳定、极端天气、动力设备故障、部分传输设备质量、设计考虑不周等原因造成使用过程中信号频繁中断、关键部位如阀门无法远传操控、数据传输不准确等问题。随着4亿方工程的顺利推进，场站渐向无人值守方向迈进，自动化运行有着至关重要的作用，这就对电气自动化设备的稳定性、可靠性的要求越来越高，本文简单讲述了加强自动化设备可靠性的重要意义、影响的因素以及提高可靠性的途径。

[关键词]天然气场站自动化可靠性无人值守

中图分类号：TE375 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0167-01

一、区域概况

永宁1集气站及所辖井区主要位于山西省临汾市大宁县和永和县境内，项目区域属半干旱半湿润大陆季风气候，夏季温度高，蒸发量大，雨量集中，水土流失严重；冬季干燥，少雪多风，风力较大，风沙日数多。地形开阔，地势起伏较大，属剥蚀丘陵地貌段。井场参数通过网桥传输至气站，集气站内通过通信电缆传输实现集中监控。目前可实现压力、温度、流量、液位、设备运行参数等数控实时监控；现场画面远程监控和历史查询；超限报警提示；生产报表生成、历史数据查询以及电动阀远程开关操作。集气站自动化水平为有人值守，集中监控。各井场无人值守。随着自动化稳定使用，大大减少人员负担，提高效率，并能及时发现生产过程中出现问题，保证正常生产。

二、场站电气自动化稳定性、可靠性意义

永宁1集气站及所辖井区自建成投产之后，自动化设施就扮演重要作用，伴随着自动化建设的稳步推进，投产井场陆续接入自动化网络，井场逐步由专人值守转变为无人值守，大大减少了人力、财力。但正是无人值守，人员反映时间变长，因此，对电气自动化设备和电气自动化所服务系统组成提出更高的要求。近年来，电气自动化设备的发展趋势是系统化和智能化，电气自动化设备的新产品开发的速度在加快；而其使用环境也变得恶劣多样；永宁区块自然条件相对较为恶劣，长期经受高低温、风沙、雨雪、雾霾等天气。站场逐渐由多人值守向无人值守转变势在必行，但要推进无人值守，电气自动化设备及其所服务的系统稳定性、可靠性就显得尤为重要。

三、永宁1集气站目前自动化运行过程中存在问题

1、部分信号传输断续不稳定，井场信号中断

永宁1集气站所辖井场生产数据、视频监控信号通过无线网桥传输至气站实现集中监控。无线网桥顾名思义就是无线网络桥接，连接两个局域网的一种存储和转发设备，通过无线传输方式实现在两个或者多个网络之间搭建通讯桥梁。因无线网桥工作在2.4G或5.8G的免申请无线执照频段，因而比其他网络方便部署。因大吉区块属剥蚀丘陵地貌，地表起伏较大，部分井场由于井场位置相对较低，信号传输距离较远，参数信号无法通过网桥直接传输至气站，因此设置一定数量通讯塔和井场中转站。但是由于网桥在MAC字层并没有流量控制功能。当网络上符合很重时，可能因网桥缓冲区的存储空间不够而发生溢流，产生帧丢失导致生产数据短时间丢失、监控画面丢失或者卡顿。因此导致井场生产数据短时间中断，视频卡顿。大吉区块由于气候及地形地貌的影响，无线网桥设备在风沙、雾霾等恶劣天气工作时信号衰减较为严重，也导致包括压力、温度、流量、液位阀门状态等生产数据短时间丢失，视频卡顿。

2、井场数据及视频信号中断

井场数据及视频信号中断就是井场数据无法查看，监控画面丢失，气井管理人员无法及时了解气井生产状态，特别是夜间无法及时上井处理，对于安全生产存在较大安全隐患。传输信号中断主要由于动力设备故障和传输设备故障。目前井場动力设备为两台25KW一备一用燃气发电机，中转站井场加装太阳能电池板，保证信号传输。发电机故障是造成井场信号中断次数最多的因素，主要原因为夏季高温停机、泡排泡沫进入燃气管线停机、调压阀故障等。太阳能电池耗尽主要由于长期阴雨天气无法及时充电电池保护断电。网桥烧损主要由于设备质量问题，目前已及时处理。

3、关键部位无法远程操作

井场需要远程操作的部位是排液阀和紧急切断阀，排液阀是来气经过分离橇气液分离之后井场采出水液位达到一定高度之后需远程操作的阀体；紧急切断阀是超限保护切断和紧急情况下远程开关井的关键部位阀体。但是使用过程中经常出现中控室给予阀体开关操作命令之后，阀体无动作反馈或者反馈“故障”。经现场人员处理及与阀体厂家沟通总结得出主要故障为自动化传输故障，阀体角位移传感器故障、控制模块损坏、机械故障、限位开关损坏。

4、压力、温度、液位、流量等数据显示错误

压力、温度、流量、液位等数控是井场正常运行的关键参数。主要问题为数据显示与现场不符或者数据死值不变。主要原因为自动化设备自身损坏或者故障，如液位计浮子卡锈，流量计电池耗尽。

四、影响永宁1自动化稳定运行的影响因素

1、周围环境的影响

永宁1集气站及所辖井场地处环境相对比较恶劣，电气自动化设备需长期面临高低温、雷电、雾霾、风沙、太阳暴晒等恶劣天气，一些高温干燥、雷电风雪甚至自然环境腐蚀等自然环境对设备可靠性造成损坏，电气设备的使用寿命大大缩短。此外，周围的磁场也会影响到设备稳定性、可靠性，通讯机柜和控制机柜发出电磁波，会严重干扰设备的可靠运行。因此，必须将通讯机柜、控制机柜隔离处理，尽可能避免对自动化系统造成电子影响。

2、机械影像

许多机械因素会破坏电气自动化设备的元件，进而对设备造成直接损害。例如，永宁1集气站外冷橇附近噪音达到85dB，另外还包括场站扩建施工、一些人为的机械作业，因此我们需要尽量减少机械因素影响，确保设备可靠性。

3、设备质量低下

电气自动化控制设备的元件质量不过关，就会影响设备的使用寿命和安全可靠性。众所周知，目前电气元件市场鱼龙混杂，多数厂家规模较小，一味追求价格低廉导致的恶性竞争时有发生，从而更加忽视设备的质量问题和可靠性。因此，必须加大电气设备元件的审查力要保证其组成原件质量过关。。

五、结论及提高自动化稳定运行的建议

1、做好自动化设备及动力设备的维护保养

严格按照要求做好自动化设备及动力设备的维护保养，特别是关键部位，如发电机、紧急切断阀、排液阀的维护，保证信号传输和关键部位远程操作。

2、新建场站关键部位使用通信电缆

以后新建场站关键部位使用通信电缆，避免极端天气的影响，以及网桥信号衰变的影响，提高信号稳定性；

3、对气候、机械、电磁干扰的防护

采购设备前提供详细的气候调研报告，对厂商提出设备使用条件的要求，必要时在原有设备的基础上另行增加防护设施；加强对施工队伍在场站施工管理要求，避免因机械施工造成电气自动化设备的损坏；对于需要大量电气自动化设备共处一室或外部电磁干扰较强时，在设计阶段就应该提出要求，提前做好设备选型和电磁屏蔽，以此提高电气自动化设备的可靠性。

4、通过互联网完成煤系地层天然气独立的操作软件

相关管理人员拥有自己的个人账号，并且可以通过个人电脑、手机app直接查询各场站工作状态的实时数据，远程开关井操作以及调控中心对各天然气场站远程可控设备的其他控制操作。设置不同的操作权限，不同岗位的工作及管理人员具有不同的操作权限。如计量管理人员不具备设备操作的权限，防止对场站工艺设备的误操作，场站操作工人不具备天然气组分参数修改权限，这样就保证了了计量贸易的公平性。