管道监控
管道监控
管道监控是对管道运行状况的监测和控制,它是实现管道安全、平稳和最优化运行的重要手段。
历史沿革
随着管道输送工艺的发展和自控技术的进步,管道输送自动化得到了显著提升。20世纪40年代,成品油管道通过继电器控制全站设备的启停,实现了站内集中显示和按钮控制,这是单站自控阶段。50年代至60年代中期,调度中心普遍采用了硬线逻辑控制台、通信接口装置和大型模拟板。在此期间,通信方式从明线载波、通信电缆等有线通信发展到了微波通信和卫星通信,实现了全线遥测和遥控。60年代初期,电子数字计算机在管道上的应用主要集中在财务、工程施工、设计、生产计划、水力模拟、最优运行条件和生产调度等方面。60年代中期至70年代中期,以电子计算机为中心的全线监控系统得到普遍应用。站内就地控制也开始大量使用小型计算机,形成了智能化的监控终端。70年代中期以后,随着可编程控制器和微型计算机的普及,管道监控逐渐发展成为多级分散监控模式,同时监控系统的可靠性也有了显著提高。
系统构成
调度中心
现代调度中心通常配备两台电子数字计算机,其中一台负责在线工作,收集、处理和监视管道运行数据,提供控制指令或在必要时直接控制泵站设备和线路上的遥控截断阀;另一台作为备用,可用于软件开发、制定计划、管理器材以及其他计算或管理工作。调度中心的外部设备包括屏幕显示终端(CRT)、打印机、磁盘存储器和通信接口等。CRT是一种高效的人机交互界面,调度员可通过键盘或光笔输入数据,选择控制功能。CRT能够分页显示所有遥测量,如流量、压力、温度、液位和设备状态及报警等信息。它可以显示全局量,如水力坡降、水击波、界面跟踪、系统平衡检漏、系统报警等,也能显示局部量,如单站流程图、站内单体运行状态、界面比重变化等。CRT可以根据调度员的需求,在特定的时间间隔内循环显示彩色画面,或者保持在一个稳定的画面。当出现报警时,CRT光标会自动闪烁或以醒目的颜色表示,必要时还会伴随声音提示。为了同时显示多个画面,调度中心可以配置多台CRT显示终端。调度员不仅能够通过CRT直观地监视整个管道运行状况,还能通过CRT键盘或专用控制盘及时准确地向监控终端发出控制指令,进行流量、压力、温度控制和机组启停、阀门开关、流量计算定等操作。为了确保遥控指令的准确性,一般采用遥控指令返回校核,并由调度员决定是否发出“执行”指令的开环控制方式。根据屏幕显示的实时遥测数据,如设备状态和参数发生变化,调度员即可了解指令执行情况。调度中心通常设有两台打印机,一台记录实时报警和调度员的控制指令,另一台打印各种报表或业务票据。磁盘存储器,如流量存储磁盘系统,用于存储常驻计算的计算机管理程序以及各种应用程序,并用盒式录音磁带保存管道历年来的运行数据。
远传通道
远传通道的功能是快速、准确地传递监测和控制信息。在管道监控领域,已使用的信道包括明线载波、地面微波、同轴电缆、超短波无线电通信以及通信卫星等。目前,通信干线主要采用微波和同轴电缆,而卫星通信则用于地理、气候条件恶劣的地区,作为管道备用信道。超短波无线电通信常作为辅助的通信手段。数据传输速率一般为200、600、1200、2400比特。为了提高信息传输的可靠性,可以采用多种通信手段作为备份,并且信息结构可以纳入数据全链路控制规程,也可以在监控系统内部自行约定。无论哪种方式,大多采用冗余码进行差错控制。一般要求远传通道的误码率低于10%。
监控终端
监控终端包括站、库监控终端和管道线路监控终端。尽管输油管道与输气管道的监控对象有所不同,但它们的结构和基本监控内容是一致的。站、库监控终端由站控中心、就地控制装置和仪表系统组成。除了实施遥测遥控功能外,站、库监控终端还应具备站内集中控制功能和现场手动控制功能。站控中心设置有远程控制终端和仪表盘、小型或微型计算机等。其功能是周期性地收集站内设备状态和参数;自动或根据调度中心的要求向调度中心报告相关数据;接收调度中心的控制指令,并发送返回校核信息。收到“执行”指令后,站控的就地控制装置执行经过校核的控制指令。采用计算机的站控中心,作为智能终端,还可以将收集的数据进行预处理,减少远传信息量,完成紧急顺序停机、给定值调节和设备故障自检等多种功能。这使得站、库更加独立,只需要很少的遥控指令就可以监控整个站、库的正常运行。微型计算机的普及使得这种站控中心日益增多。就地控制装置包括各种控制器、阀门执行机构和调节阀等。控制器过去多采用继电器逻辑电路或固态逻辑电路,近年来倾向于使用可编程控制器。可编程控制器结合了继电器逻辑电路的工业环境适应性、实用性、控制逻辑简单性和维护方便性的优点,同时也具有计算机结构紧凑、功能多样、灵活方便的优点。可编程控制器作为一次控制部件按照场地设置,可以使控制功能分散化,就地完成数据采集,越限检查和状态报警,向站控中心传输数据或按要求报告相关数据。此外,还可以完成就地计算、给定值控制、清管球收发控制和机组启停等顺序控制功能。它的广泛应用使得监控终端设备标准化。仪表系统是监控的基础部分,包括一次敏感元件、信号变送器和二次显示仪表。仪表分为气动和电动两种类型。气动仪表适用于易燃、易爆、潮湿的场所;电动仪表便于数据处理,适用于高度集中的管理场所。为了提高仪表系统的可靠性和易于维护,就地显示的控制仪表仍然是必不可少的。
参考资料
物联网创建智能管道监控的4种方式.数字化企业网·文章.2024-10-30
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概述
历史沿革
系统构成
调度中心
远传通道
监控终端
参考资料