楊全博

國家管網集團北方管道公司

背景

站場一鍵啟停是天然氣管道站場運行的關鍵技術，也是站場運行實現無人化、智能化的基礎。目前國內傳統壓氣站控制系統采用站控系統、輔助控制系統以及壓縮機控制系統相互完全獨立的配置模式。各個系統之間PIC的數據交流大多使用ModbusRTU通訊協議，通訊帶寬不夠、穩定性相對不高。

中俄東線黑河壓氣站整合壓縮機組及輔助系統的控制系統，在此基礎上將壓縮機組PLC（控制系統）與站控PLC進行了整合，按照無人值守標準進行控制邏輯優化，實現了壓縮機組一鍵啟停和站場一鍵啟停。

功能

（1）壓縮機組一鍵啟停。根據機組情況，預選工作機組和備用機組，調控中心只需發出一個啟動命令，壓氣站各輔助系統按一定順序和邏輯自動啟動，各臺壓縮機組按順序依次啟動達到最小轉速后，進入防喘振和負荷分配控制，根據設定的流量或壓力實現負荷自動調節以及機組自動啟停。調控中心實時對壓縮機組及輔助系統進行監控。

（2）壓氣站遠程一鍵啟停。由狀態反饋與報警監測、自動導通站內工藝流程、壓縮空氣系統自啟停、壓縮機廠房風機自動分配、壓縮機組一鍵啟動、防喘控制與負荷分配自動投用6個部分組成。包括正常停站、多機停止、多機保壓停機、多機泄壓停機、全站ESD等5種模式（圖 1）。

圖 1 站場一鍵啟停的系統構成

（3）控制系統配置優化。壓縮機輔助系統如潤滑油系統、后空冷器等核心設備由壓縮機控制系統直接控制；將變頻控制系統、壓縮機組供電系統、水冷系統3 種設備與啟停機組相關的關鍵參數，通過硬線整合到壓縮機控制系統；其他各輔助系統的參數分別由其廠家獨立的控制器進行采集，并通訊到每臺壓縮機控制系統。為保證大數據下的 SCADA 系統數據采集穩定性，采用了高性能服務器—客戶端結構，將壓縮機控制系統的工藝系統圖、潤滑油系統圖、干氣密封圖、軸系振動圖、啟停機組圖等畫面與站控畫面全面顯示在 PCS（過程控制）系統上。

將負荷分配PLC整合入站控PLC，整合壓縮機控制系統的過程控制及安全儀表部分，全站只設有站控過程控制PLC、站控安全儀表PLC、四套壓縮機控制系統PLC，數量降低了50%。同時將控制系統網絡分為控制網和設備網，控制網用來傳輸北京油氣調控中心、站控系統HMI與站場過程控制系統PLC通訊數據，設備網用來傳輸各系統控制器之間的交換數據，保障了數據傳輸帶寬，并采用國產PLC可在設備網使用UCP協議，通訊速率達到108 Mbps。

啟示

壓縮機組一鍵啟停改造后，壓縮機組PLC與站控PLC進行了合并整合，控制邏輯的提升，使通訊帶寬和穩定性得到改善，有效提高了控制效率與控制水平，提高了控制系統可用性，改變了人工判斷、現場操作、步驟繁瑣的傳統壓縮機組啟動模式，顯著降低現場運行人員數量和工作強度。建議下一步將壓氣站壓縮機組PLC與站控PLC合并配置，為新建與改造天然氣壓氣站提供示范。

作者簡介：楊全博，1984年生，畢業于大連理工大學，高級工程師，現從事長輸油氣管道工藝及自動控制技術工作。聯系方式：18632609938，yangqb@pipechina.com.cn。