李鴻鵬 石鵬 孫勇泉 許永臻 戴建煒 劉長(cháng)鴻

國家管網(wǎng)集團西氣東輸廈門(mén)輸氣分公司

 

摘要：西氣東輸實(shí)行“集中監視”模式以來(lái)，隨著(zhù)自控系統升級改造及場(chǎng)站改擴建，場(chǎng)站上位機報警信息逐漸增多，增加了基層值班人員對現場(chǎng)報警信息的研判難度。提出對上位機報警信息實(shí)施分級管理，根據現場(chǎng)工藝及各專(zhuān)業(yè)設備報警信息的嚴重程度進(jìn)行三級管控，減少了低風(fēng)險報警對值班人員的干擾，提升了報警信息的直觀(guān)性和現場(chǎng)的安全性。

關(guān)鍵詞：SCADA系統；場(chǎng)站上位機；報警分級；分級管控

 

西氣東輸通過(guò)實(shí)施“集中監視”管理模式，將基層場(chǎng)站關(guān)鍵工藝和設備報警信息采集并上傳至上海生產(chǎn)調度中心，由調度中心集中負責場(chǎng)站關(guān)鍵工藝設備的運行狀態(tài)監視，場(chǎng)站騰出精力進(jìn)行其他作業(yè)和異常情況處置[1]。一定程度上解放了基層場(chǎng)站人員值班壓力，可以抽出更多的時(shí)間與精力投入到現場(chǎng)“運維檢”一體化作業(yè)中。在場(chǎng)站站控系統上位機界面，由于各種原因，過(guò)多的低風(fēng)險級別報警信息長(cháng)期存在，關(guān)鍵報警夾雜在諸多低級別報警中，對值班人員正確研判現場(chǎng)報警信息造成了一定干擾[2]。

針對以上問(wèn)題，根據場(chǎng)站上位機報警信息嚴重程度分級，制定相應的聯(lián)鎖提示措施，減少非緊急、低級別報警對值班人員的干擾，以充分發(fā)揮報警在保障現場(chǎng)安全生產(chǎn)中的作用。

1  報警信息概述

1.1  SCADA報警類(lèi)別

（1）過(guò)程類(lèi)報警。工藝運行參數超出了安全設定范圍的報警，如壓力、溫度或者液位等參數超限。

（2）安全類(lèi)報警�？扇細怏w泄漏檢測系統報警、火焰報警、超聲波/激光云臺泄漏檢測等。

（3）系統類(lèi)報警。SCADA系統的軟硬件故障報警，或者是第三方設備與SCADA系統間通訊狀態(tài)報警等。

（4）提示類(lèi)報警。及時(shí)提示操作人員進(jìn)行操作調整，避免產(chǎn)生事故事件。如過(guò)濾分離器差壓偏大、流量計聲速偏差偏高、色譜分析儀未歸一化值不在合理范圍內等。

1.2  報警信息采集原則

（1）全面性。采集數據點(diǎn)應包含設備關(guān)鍵運行參數、故障報警信息和控制邏輯關(guān)鍵過(guò)程數據點(diǎn)信息，以使上位機能集中全面展示生產(chǎn)過(guò)程參數及異常報警信息。

（2）準確性。報警應準確顯示異常變化信息，直觀(guān)反映出報警的具體內容，避免產(chǎn)生無(wú)關(guān)報警信息或出現過(guò)多連帶報警信息。

（3）安全性。應根據報警信息對于管道、站場(chǎng)安全和可靠運行的影響程度劃分報警級別，不同級別報警應明確區分，突出重要報警信息，提示值班人員做出必要反應。

1.3  報警分級

當場(chǎng)站系統出現不正常指標或意外情況時(shí)，通過(guò)聲音、視覺(jué)形式，以消息或其他標識符通知值班人員。為便于值班人員鑒別報警嚴重性，避免報警信息過(guò)多時(shí)無(wú)法及時(shí)判斷和處理[3]。根據報警嚴重性和危害性，將報警分為三級進(jìn)行管理。

（1）I級報警。為最高等級報警。運行過(guò)程中發(fā)生的異常變化已經(jīng)或正在影響或威脅管道、站場(chǎng)的安全運行，報警產(chǎn)生后應立即采取應急處理措施，同時(shí)將報警信息上傳至上海調度中心。

（2）II級報警。屬重要事件報警。運行過(guò)程中發(fā)生的異常變化將要影響或威脅管道、站場(chǎng)的安全運行，報警產(chǎn)生后應快速采取應急處理措施，值班人員及時(shí)排查并處理故障。

（3）III級報警。屬于低級別一般性事件報警。發(fā)生的異常變化可能會(huì )影響或威脅管道的安全運行，報警產(chǎn)生后需引起重點(diǎn)關(guān)注。值班人員需對報警信息進(jìn)行核實(shí)和進(jìn)一步處理，避免報警持續存在可能會(huì )對現場(chǎng)安全生產(chǎn)運行造成影響。

現場(chǎng)應根據管線(xiàn)和場(chǎng)站實(shí)際運行工況，結合設備與工藝綜合考慮，進(jìn)行合理的參數設定、報警分級和畫(huà)面優(yōu)化工作[4,5]，做到科學(xué)合理有效。

2  上位機報警分級管理

上位機系統作為SCADA系統人機界面最為直觀(guān)的一環(huán)，其采集的數據應滿(mǎn)足管道監控的需求，包含運行工藝、機械設備、儀表自動(dòng)化系統、電氣系統、計量系統、陰保系統、通信系統、壓縮機組的過(guò)程參數及運行狀態(tài)。

2.1  上位機畫(huà)面通用原則

（1）上位機應做到界面風(fēng)格統一、簡(jiǎn)潔實(shí)用，描述簡(jiǎn)單直觀(guān)、通俗易懂，不同的畫(huà)面中相同類(lèi)型或級別的文字大小格式應統一。

（2）畫(huà)面中涉及的計量單位均為國際單位。

（3）畫(huà)面中變量小數點(diǎn)后的位數原則上按儀表精度顯示，可根據數據使用需求對小數點(diǎn)后的位數進(jìn)行調整。小數點(diǎn)使用的優(yōu)先原則等級為：工藝需求、使用需求、儀表精度。如表 1所示。

表 1 變量小數保留位及單位對照表

2.2  報警分級內容

（1）工藝系統。工藝系統報警主要采集數據點(diǎn)包括壓力、溫度、差壓和液位等。

I級報警：將會(huì )對干線(xiàn)轉供或者下游用戶(hù)分輸造成較大影響，嚴重時(shí)會(huì )對管網(wǎng)整體運行工藝產(chǎn)生不利影響。包括干線(xiàn)轉供壓力偏低（低低報）或偏高報警（高高報），以及場(chǎng)站分輸中斷和轉供中斷報警。

II級報警：包括場(chǎng)站分輸出站壓力偏低或偏高報警，分輸出站偏低，可能會(huì )對下游用戶(hù)輸配氣工藝或者設備造成不良影響；分輸出站壓力偏高，除對下游用戶(hù)輸配氣工藝或設備造成影響外，還有可能造成場(chǎng)站調壓系統超壓切斷或者分輸控制效果不穩定等問(wèn)題。

（2）機械設備。機械設備報警主要采集數據點(diǎn)包括氣液聯(lián)動(dòng)閥、電動(dòng)閥、安全截斷閥、監控調壓閥、工作調壓閥、加熱爐以及機組輔助設備運行狀態(tài)及過(guò)程參數。

I級報警：直接影響現場(chǎng)工藝或者單體設備的安全平穩運行。包括關(guān)鍵閥門(mén)的非正常狀態(tài)報警，如正常處于常開(kāi)狀態(tài)的閥門(mén)設置非全開(kāi)狀態(tài)和全關(guān)狀態(tài)；安全聯(lián)鎖設備參數超限報警，如排污管液位超高或者壓力超限，壓縮空氣系統壓力低低報警等。

II級報警：系統運行開(kāi)始初步偏離正常狀態(tài)。包括輔助設備的參數超限（高報、低報等），如過(guò)濾分離器差壓偏高、冷卻水壓力或者流量偏低等。

（3）儀表自動(dòng)化。儀表自動(dòng)化系統報警主要采集數據點(diǎn)包括PLC系統、ESD系統、第三方通信、電控單元、消防儀表系統、清管指示器、閥室門(mén)禁等。

I級報警：包括會(huì )直接導致SCADA系統失效的關(guān)鍵硬件故障（如CPU板卡故障或者機架故障）、會(huì )致使干線(xiàn)截斷的電控單元大事件報警（高壓、低壓或者壓降速率大事件報警）和威脅場(chǎng)站安全的消防儀表系統報警等。

II級報警：包括會(huì )導致SCADA系統局部失效的硬件或回路故障、電控單元小事件報警和消防儀表系統本體設備故障等，影響系統無(wú)法正常工作或存在故障嚴重程度繼續擴大的潛在風(fēng)險。

（4）電氣系統。電氣系統報警主要采集數據點(diǎn)包括壓氣站變電所系統、分輸站高壓系統、發(fā)電機組、UPS系統、低壓配電系統、電加熱器系統、閥室太陽(yáng)能供電系統、閥室/站場(chǎng)高頻開(kāi)關(guān)電源供電系統、風(fēng)機、泵類(lèi)轉動(dòng)設備、SVG等。

I級報警：包括導致發(fā)電、供電、配電和用電四大系統功能失效的報警點(diǎn)。

II級報警：包括四大系統局部故障或者參數波動(dòng)信息。

（5）計量系統。計量系統報警主要采集數據點(diǎn)包括流量計、色譜分析儀、水露點(diǎn)分析儀、硫化氫分析儀等設備以及能量計量相關(guān)參數。

I級報警：會(huì )影響貿易計量流量計本體關(guān)鍵部件故障或者通訊故障。

II級報警：流量計本體的B類(lèi)報警故障，以及相關(guān)輔助設備的責任報警、通訊故障等。

（6）陰保系統和通訊系統。陰保系統報警主要采集數據點(diǎn)包括恒電位儀運行參數和設備運行狀態(tài)。西氣東輸將周界報警系統納入通信專(zhuān)業(yè)進(jìn)行管理。

由于陰保系統面臨的環(huán)境各異，參數波動(dòng)影響因素較多，無(wú)法進(jìn)行一概而論的評判，故將陰保系統的硬件設備故障作為II級報警，其余報警作為III級報警進(jìn)行處理。

（7）壓縮機組。電驅壓縮機組報警主要采集數據點(diǎn)包括壓縮機、本體變頻驅動(dòng)系統、干氣密封系統、潤滑油系統、工藝系統、去離子水系統；燃驅壓縮機組包括壓縮機本體、燃機、干氣密封系統、潤滑油系統、工藝系統、燃料氣系統、火氣系統、系統通風(fēng)系統等。

I級報警：壓縮機意外停機或者觸發(fā)ESD屬于壓縮機系統的情形。

SCADA系統前期已采集到的壓縮機各子系統報警均不再設置報警等級，且留存事件記錄；產(chǎn)生的相關(guān)報警信息，具體可到壓縮機本體上位機中查看和分析處置。

3  結論

（1）經(jīng)場(chǎng)站上位機報警分級優(yōu)化，精簡(jiǎn)了上位機報警數量。以標準分輸站為例，原有報警信息2000余條，精簡(jiǎn)后降為700余條，報警信息顯示更加直觀(guān)，有利于現場(chǎng)值班值守人員快速對信息進(jìn)行研讀判斷和處置。

（2）目前場(chǎng)站改擴建項目較多，施工時(shí)應按照上位機既定分級管理要求開(kāi)展改擴建部分的上位機信息編輯工作，確保工作標準統一。

（3）隨著(zhù)管網(wǎng)工藝日趨復雜以及無(wú)人值守場(chǎng)站的推廣，可考慮將SCADA系統與第三方輔助診斷系統整合，由第三方輔助診斷系統對管網(wǎng)工藝、設備狀態(tài)和現場(chǎng)報警進(jìn)行綜合研判和輔助決策，進(jìn)一步提升管網(wǎng)智能化管控水平。

 

參考文獻：

[1]曹永樂(lè )，姚紅亮.基于西氣東輸中衛壓氣站集中監視模式的實(shí)現與分析[J].石油規劃設計，2017，4(28)：38-40.

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[3]邵海瑞.火電機組運行報警分級研究及DCS應用[J].電站系統工程，2016，(32)4：51-53.

[4]蔡云.乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的DCS系統報警分級管理[J].煉油與化工，2020，(31)6：47-50.

[5]陳芳.DCS報警分級控制技術(shù)研究與應用[J].儀器儀表用戶(hù)，2018(5)：41-45.

作者簡(jiǎn)介：李鴻鵬，畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，西氣東輸廈門(mén)輸氣分公司維搶修隊副隊長(cháng)，主要從事天然氣長(cháng)輸管道工藝運行管理工作。聯(lián)系方式：17350846383，lhp2007@163.com。