自动化生产线监控系统 输油管道自动化综合监控系统的设计

　　摘要:针对输油管道泄漏事故给环境带来污染及给国家带来巨大的经济损失，设计了一种输油管道的实时监控系统，该系统使用DCS来搭建整个系统，通过采用了瞬态负压波法对管道进行实时监测，借助网络完成数据的传输，通过对首末站2个站点的数据进行综合分析与处理，实现对输油管道的泄漏报警和漏点定位。
　　关键词:监控系统；输油管道；泄漏监测；负压波检测法
　　中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)21-5240-04
　　Design of the Comprehensive Monitoring System for the Oil Pipelines
　　WANG Dong
　　(Xinxiang Transmit Oil Section,Sinopec Pipeline Storage & Ransportation Company,Xinxiang 453003,China)
　　Abstract: Aimed at the leakage of the oil pipeline leads to the huge environmental pollution，as well as huge asset loss of national economy, A real-time monitoring system based on DCS for oil pipelines leakage is designed，The entire system is built based DCS , The system adopts negative pressure transient wave method to conduct real-time monitoring of pipelines，the data of temperature，pressure and flow are collected on both sides of the pipeline and transmitted through the internet. leak alarm and leak point positioning function is implement? ed by Comprehensive analysis and processing on the data of the two sites of the first and last stop.
　　Key words: monitoring system; transportation pipeline; leakage monitoring; positioning; negative pressure wave theory
　　管道运输是一种运量大、不受地面与气候等因素制约、成本低以及连续作业的流体物质运输方式；近年来，泄漏已经成为输油管道运行的主要故障，严重干扰了原油的正常生产与运输，由于各种自然和人为因素,比如管道腐蚀、地面沉降、城市建设和人为打孔盗油等原因,输油管道泄漏事故时有发生，泄漏事故一旦发生,便会造成一连串十分严重的连锁反应,如能源浪费、经济财产损失、环境破坏等；为了减少损失,减轻管道事故的危害,需要在事故发生后立即检测出来,并且能够指明泄漏发生的位置，通过及时采取措施，可以大大减少盗油案件发生，现已有多种管道泄漏检测方法,但它们在适用范围、反应速度、检测灵敏度和定位精度等方面均存在一定的局限，负压波检测法凭借其性价比高、简单实用、可靠性高、检测定位性能好的特点在国内外得到了广泛应用。根据输油管道的实际情况，通过DCS来搭建整个系统，采用了瞬态负压波法对管道进行实时监测,全线各站设有站控,站与站互相通信,实现了资源共享和对输油管道在线泄漏点的检测和定位，实现首末两站点之间数据的实时传输，完成对输油管道工况的实时检测，及时发现泄漏并迅速定位。
　　图4系统系统的工作流程
　　这个系统软件由GPS校时模块，泄漏点定位判断，诊断监控模块，数据传输模块模块及数据采集模块等组成。
　　1）数据采集模块
　　由安装在输油管道首末端的温度传感器、流量传感器和压力传感器对管道的温度、流量和压力信息进行采集，为了保证数据的准确性，需要将采集到的温度、流量和压力数据首先需要进行降噪和滤波等处理，得到的信息是模拟信息，需要转变成数字信号方能进入DCS，通过AD模块将模拟信号转换成为数字信号，同时数据采集模块读取本地系统时钟信息，将温度、流量和压力信息分别与时间信息进行打包，按照网络数据帧格式打包成为数据帧，其中，数据头用来标识信息起始标志、管道编号、数据特征等信息，后面跟着用来实现各端信号的对比的时间信息，数据尾包括校验码等，打包完整后方传入JX-300XP DCS中，由于JX-300XP DCS具有完整的函数模块，方便编程。
　　2）诊断监控模块
　　数据监控模块在运行时，首先发出数据采集命令，调用数据采集模块对管道两端的温度、压力、流量等状态信号进行采集，然后调用数据传输模块将管道首末端信号传输到诊断监控端，通过采用负压波法对管道首末两端状态信息进行分析，判断管道是否发生泄漏，同时，完成对温度、压力、流量等状态信号进行实时监测与显示；一旦发生管道泄漏事故时，调用泄漏点定位判断模块进行泄漏点位置的定位。
　　3）泄漏点定位判断模块
　　漏点定位判断模块主要功能是在管道发生泄漏时候进行报警和精确定位，是系统软件的核心部分，当温度、压力和流量出现异常（超出设定的阀值）时，首先发出报警，然后利用负压波法计算出负压波到达首末站之间的时间差△t，最后由改进后的定位公式X=
　　行调用，传输介质主要使用专用的电话线，传输方式是使用RS-232串行接口控制Modem进行数据的定时传输。
　　5）GPS校时模块
　　GPS校时部分主要是通过编程实现，为了确保管道首尾两端时间的同步，采用全球定位系统(GPS)来校对管道两端数据采集模块的系统时间，为了防止计算机时间芯片的漂移及由此引起的时间不同步，在程序中设置每一小时调用一次时间校正程序，每一个小时就工作一次，接收来自GPS接收机的信息，并对DCS进行系统时进行校正。
　　测试如下：管线长度L=21.8km，管径=219mm，壁厚h=6.0mm，现场输送量=168m3/h,首站管压=1.7MPa，末站管压=0.31MPa，首站温度=51℃，末站温度=46℃，通过对5个不同位置进行泄漏检测，结果如表1所示。
　　表1测试结果表
　　输油管道是油田的生命线，对其安全监控是很重要的一个环节，针对今年来输油管道发生的泄漏事故，设计了一套基于DCS的实时监控系统，详细介绍了负压波检测法及系统实现的软硬件，并解决了系统中存在的关键问题；通过数据测试,该系统能够有效的排除站内工况调整影响,并能够准确的对管道泄漏给出报警和定位信息，实现对输油管道进行实时监测，制止违法犯罪行为、避免重大恶性事故发生,减少环境污染,为油田生产的正常运行,提供了技术保障。
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