發(fā)布時(shí)間：2019-02-18 08:25

【摘要】：近年來(lái),隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入和技術(shù)水平的提高,青海柴達(dá)木盆地的天然氣儲(chǔ)量有了較大的發(fā)展,已經(jīng)具備建設(shè)100×108Nm3/a天然氣的生產(chǎn)規(guī)模。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,澀北氣田已經(jīng)建成了澀北一號(hào)、澀北二號(hào)和臺(tái)南三大氣田,共計(jì)15個(gè)集氣站、632口天然氣井以及7條輸氣管道。為了保證氣田及所屬輸氣管道的安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,需要建設(shè)一套整體的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。澀北氣田自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用SCADA系統(tǒng),即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng),它是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類(lèi)信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按三層模式規(guī)劃,由監(jiān)視中心、區(qū)域控制中心、站控系統(tǒng)組成。監(jiān)視中心完成對(duì)氣田及所屬輸氣管道的集中調(diào)度管理。區(qū)域控制中心完成對(duì)本氣田及所屬輸氣管道的集中管理。站控系統(tǒng)完成對(duì)場(chǎng)站內(nèi)部的管理控制。通過(guò)建設(shè)整套的SCADA系統(tǒng),最終可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)氣田的生產(chǎn)控制管理。 本人針對(duì)澀北氣田的具體工藝流程,介紹了整體SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求、架構(gòu)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型、功能開(kāi)發(fā),并具體對(duì)井口控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、站控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、上位機(jī)HMI軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 在井口控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分,首先介紹了澀北氣田井口的特點(diǎn)。澀北氣田共計(jì)15個(gè)集氣站,每個(gè)集氣站管轄30-60口井不等,其特點(diǎn)是對(duì)每個(gè)集氣站來(lái)說(shuō)井口數(shù)量大,但井口需要采集的參數(shù)僅僅包括：井口油管壓力、井口套管壓力、井口溫度,相對(duì)來(lái)說(shuō)工藝簡(jiǎn)單、采集數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單。根據(jù)其特點(diǎn)設(shè)計(jì)了采用高性?xún)r(jià)比設(shè)備,即采用北京龍鼎源科技有限公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DRAC-100型RTU作為井口控制系統(tǒng)的控制器。之后重點(diǎn)介紹了DRAC-100控制器的性能、特點(diǎn)、硬件配置等等,介紹了太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的組成以及特點(diǎn)。再之后,介紹了基于DRAC-100的井口控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì),其中包括硬件設(shè)計(jì)即對(duì)所供硬件設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)集成,具體包括：機(jī)柜布置設(shè)計(jì),最后形成機(jī)柜布置圖；接線端子布置設(shè)計(jì),最后形成接線圖；通訊設(shè)計(jì),最后采用數(shù)傳電臺(tái)使用MODBUS協(xié)議進(jìn)行集氣站到井口的數(shù)據(jù)通訊。 在站控系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分,首先介紹了澀北氣田集氣站站場(chǎng)工藝流程及測(cè)控參數(shù)、測(cè)控要求。結(jié)合工藝以及生產(chǎn)要求,站控系統(tǒng)主要是用于采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào),如壓力、溫度、液位、流量等,并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門(mén)進(jìn)行控制,部分設(shè)備需要做連鎖控制,包括：閥門(mén)的控制邏輯、進(jìn)站緊急切斷閥與壓降速率連鎖邏輯、緊急關(guān)站邏輯、分離器排污閥與液位連鎖邏輯、可燃?xì)怏w報(bào)警與軸流風(fēng)機(jī)連鎖邏輯,以及需要標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)計(jì)量程序。根據(jù)站控系統(tǒng)的特點(diǎn),其主要設(shè)備應(yīng)該包括：冗余RTU作為過(guò)程控制單元的主控制器、遠(yuǎn)程IO模塊采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、上位機(jī)軟件用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、控制指令下發(fā)、監(jiān)測(cè)報(bào)警與事件、報(bào)表、趨勢(shì)、人機(jī)交互等功能,以及其他輔助設(shè)備,如控制室機(jī)柜及附件、現(xiàn)場(chǎng)防爆接線箱及附件等等。再根據(jù)系統(tǒng)性能要求,選擇了美國(guó)Emerson旗下BB公司的CCRS冗余控制器作為主控制器,選用BB公司的Remote IO模塊作為遠(yuǎn)程IO模塊采用采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),選用美國(guó)霍尼韋爾公司的PKS軟件作為上位機(jī)軟件。之后之后介紹了CCRS控制器的特點(diǎn)、性能。再之后重點(diǎn)介紹了站控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì),包括RTU控制柜的設(shè)計(jì),形成了RTU機(jī)柜設(shè)計(jì)圖、220VAC分配圖、24VDC分配圖；防爆接線箱的設(shè)計(jì),形成了防爆接線箱設(shè)計(jì)圖；服務(wù)器機(jī)柜設(shè)計(jì),形成了服務(wù)器機(jī)柜布置圖。再之后,重點(diǎn)介紹了站控系統(tǒng)測(cè)控程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境OPENBSI軟件,以及使用OPENBSI開(kāi)發(fā)環(huán)境對(duì)站控系統(tǒng)的測(cè)控程序進(jìn)行具體的設(shè)計(jì),包括數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、閥門(mén)控制程序、排污閥與液位連鎖程序、加熱爐間可燃?xì)怏w報(bào)警與軸流風(fēng)機(jī)連鎖程序、放空火炬點(diǎn)火程序、孔板流量計(jì)流量計(jì)算程序、超聲波流量計(jì)溫壓補(bǔ)償計(jì)算程序、流量累計(jì)程序、與上位機(jī)PKS通訊程序。 在上位機(jī)HMI軟件設(shè)計(jì)部分,首先重點(diǎn)介紹了美國(guó)霍尼韋爾公司的PKS軟件,以及PKS軟件作為上位機(jī)HMI的開(kāi)發(fā)環(huán)境所具有的特點(diǎn),包括：基于Microsoft公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)的服務(wù)器,利用高速動(dòng)態(tài)緩存區(qū)采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),提供報(bào)警、顯示操作、歷史數(shù)據(jù)采集、報(bào)表報(bào)告等服務(wù)功能；HMIWeb技術(shù)基于開(kāi)放的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的html文件格式和Web瀏覽器的訪問(wèn)界面,為用戶(hù)提供一個(gè)安全的先進(jìn)的人機(jī)界面；提供300幅標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)面,用戶(hù)可以對(duì)這些畫(huà)面進(jìn)行操作,并創(chuàng)建用戶(hù)自己所需的操作畫(huà)面；集成的在線文檔；集成化的網(wǎng)絡(luò)；采用基于服務(wù)器/客戶(hù)機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)對(duì)多個(gè)操作站應(yīng)用同時(shí)提供各種數(shù)據(jù)等等。之后介紹了如何使用PKS軟件完成數(shù)據(jù)讀取、畫(huà)面繪制、報(bào)警、趨勢(shì)、歷史記錄儲(chǔ)存等功能,包括使用QuickBuilder完成數(shù)據(jù)采集組態(tài)；使用HMI Display Builder完成人機(jī)界面繪制；使用Station實(shí)現(xiàn)查看事件記錄、查看報(bào)警、查看趨勢(shì)、查看歷史趨勢(shì)等功能。 最終,介紹了本文所述系統(tǒng)的特色以及投產(chǎn)使用效果,本文所述系統(tǒng)投產(chǎn)應(yīng)用在澀北氣田,自2012年12月投產(chǎn)至今,系統(tǒng)穩(wěn)定、有效地采集到了現(xiàn)場(chǎng)的各類(lèi)數(shù)據(jù),并可以通過(guò)上位機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行有效控制,出現(xiàn)緊急情況是連鎖保護(hù)功能也可以正常啟動(dòng),流量計(jì)算準(zhǔn)確,達(dá)到了預(yù)期的目的,受到了用戶(hù)的稱(chēng)贊。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TE938;TE978

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2425668