【摘要】：近年來,隨著勘探開發(fā)的不斷深入和技術(shù)水平的提高,青海柴達木盆地的天然氣儲量有了較大的發(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)過多年的發(fā)展,澀北氣田已經(jīng)建成了澀北一號、澀北二號和臺南三大氣田,共計15個集氣站、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)濟運行,需要建設(shè)一套整體的自動化控制系統(tǒng)。澀北氣田自動化控制系統(tǒng)采用SCADA系統(tǒng),即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng),它是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng),對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制,實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。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)域控制中心完成對本氣田及所屬輸氣管道的集中管理。站控系統(tǒng)完成對場站內(nèi)部的管理控制。通過建設(shè)整套的SCADA系統(tǒng),最終可以實現(xiàn)對整個氣田的生產(chǎn)控制管理。 本人針對澀北氣田的具體工藝流程,介紹了整體SCADA系統(tǒng)的設(shè)計要求、架構(gòu)設(shè)計、設(shè)備選型、功能開發(fā),并具體對井口控制系統(tǒng)設(shè)計、站控系統(tǒng)設(shè)計、上位機HMI軟件設(shè)計部分進行了詳細的描述。 在井口控制系統(tǒng)設(shè)計部分,首先介紹了澀北氣田井口的特點。澀北氣田共計15個集氣站,每個集氣站管轄30-60口井不等,其特點是對每個集氣站來說井口數(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,相對來說工藝簡單、采集數(shù)據(jù)簡單。根據(jù)其特點設(shè)計了采用高性價比設(shè)備,即采用北京龍鼎源科技有限公司擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的DRAC-100型RTU作為井口控制系統(tǒng)的控制器。之后重點介紹了DRAC-100控制器的性能、特點、硬件配置等等,介紹了太陽能供電系統(tǒng)的組成以及特點。再之后,介紹了基于DRAC-100的井口控制系統(tǒng)詳細設(shè)計,其中包括硬件設(shè)計即對所供硬件設(shè)備進行設(shè)計集成,具體包括：機柜布置設(shè)計,最后形成機柜布置圖；接線端子布置設(shè)計,最后形成接線圖；通訊設(shè)計,最后采用數(shù)傳電臺使用MODBUS協(xié)議進行集氣站到井口的數(shù)據(jù)通訊。 在站控系統(tǒng)設(shè)計部分,首先介紹了澀北氣田集氣站站場工藝流程及測控參數(shù)、測控要求。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)場信號,如壓力、溫度、液位、流量等,并對現(xiàn)場閥門進行控制,部分設(shè)備需要做連鎖控制,包括：閥門的控制邏輯、進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、可燃氣體報警與軸流風(fēng)機連鎖邏輯,以及需要標準孔板流量計計量程序。根據(jù)站控系統(tǒng)的特點,其主要設(shè)備應(yīng)該包括：冗余RTU作為過程控制單元的主控制器、遠程IO模塊采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)、上位機軟件用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫管理、控制指令下發(fā)、監(jiān)測報警與事件、報表、趨勢、人機交互等功能,以及其他輔助設(shè)備,如控制室機柜及附件、現(xiàn)場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模塊作為遠程IO模塊采用采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),選用美國霍尼韋爾公司的PKS軟件作為上位機軟件。之后之后介紹了CCRS控制器的特點、性能。再之后重點介紹了站控系統(tǒng)的硬件設(shè)計,包括RTU控制柜的設(shè)計,形成了RTU機柜設(shè)計圖、220VAC分配圖、24VDC分配圖；防爆接線箱的設(shè)計,形成了防爆接線箱設(shè)計圖；服務(wù)器機柜設(shè)計,形成了服務(wù)器機柜布置圖。再之后,重點介紹了站控系統(tǒng)測控程序的開發(fā)環(huán)境OPENBSI軟件,以及使用OPENBSI開發(fā)環(huán)境對站控系統(tǒng)的測控程序進行具體的設(shè)計,包括數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序、閥門控制程序、排污閥與液位連鎖程序、加熱爐間可燃氣體報警與軸流風(fēng)機連鎖程序、放空火炬點火程序、孔板流量計流量計算程序、超聲波流量計溫壓補償計算程序、流量累計程序、與上位機PKS通訊程序。 在上位機HMI軟件設(shè)計部分,首先重點介紹了美國霍尼韋爾公司的PKS軟件,以及PKS軟件作為上位機HMI的開發(fā)環(huán)境所具有的特點,包括：基于Microsoft公司W(wǎng)indows操作系統(tǒng)的服務(wù)器,利用高速動態(tài)緩存區(qū)采集實時數(shù)據(jù),提供報警、顯示操作、歷史數(shù)據(jù)采集、報表報告等服務(wù)功能；HMIWeb技術(shù)基于開放的工業(yè)標準的html文件格式和Web瀏覽器的訪問界面,為用戶提供一個安全的先進的人機界面；提供300幅標準畫面,用戶可以對這些畫面進行操作,并創(chuàng)建用戶自己所需的操作畫面；集成的在線文檔；集成化的網(wǎng)絡(luò)；采用基于服務(wù)器/客戶機的實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)對多個操作站應(yīng)用同時提供各種數(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、畫面繪制、報警、趨勢、歷史記錄儲存等功能,包括使用QuickBuilder完成數(shù)據(jù)采集組態(tài)；使用HMI Display Builder完成人機界面繪制；使用Station實現(xiàn)查看事件記錄、查看報警、查看趨勢、查看歷史趨勢等功能。 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)場的各類數(shù)據(jù),并可以通過上位機對現(xiàn)場設(shè)備進行有效控制,出現(xiàn)緊急情況是連鎖保護功能也可以正常啟動,流量計算準確,達到了預(yù)期的目的,受到了用戶的稱贊。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TE938;TE978

【參考文獻】

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本文編號：2425668