余桥芳
武汉先思科技有限公司 湖北武汉 430223
摘 要：从长输油气管道工艺设备自动控制技术的具体实践出发，了解当前工艺设备自控技术的实际应用情况，并从长远角度探究工艺设备自控技术的发展，以期不断优化长输油气管道工艺设备的自动控制技术。
关键词：长输油气管道；自动控制
中图分类号：TE928 文献标识码：A
引 言
随着人们对石油、天然气需求的急剧增加，长输管道工程已经成为继铁路、公路、航空和水运之后的第五大运输业。在石油和天然气的输送管道焊接中，大管径管道的全位置焊接是焊接技术人员的一项主要工作内容，实现全位置自动控制，已成为管道工程建设关注的重点之一，因此，对长输管道工艺设备自动控制技术的研究具有重要的现实意义。
1、长输管道自动控制的必要性
随着电子计算机、仪表自动化技术、通信技术及信息技术的发展，目前已广泛采用“监控与数据采集系统（SCADA系统）”来完成对天然气管道输送的自动监控和自动保护，并已成为管道自动控制系统的基本模式。川气东送管道工程自动控制系统就采用了以计算机为核心的监控及数据采集。正常情况下调度控制中心负责全线自动化控制和调度管理，在调度控制中心出现故障或发生战争、自然灾害等情况时，后备控制中心接管全线SCADA系统监控。管道SCADA系统对各站实施远距离的数据采集、监视控制、安全保护和统一调度管理。调度控制中心可向各站控系统发出调度指令，由站控系统完成控制功能；调度控制中心通过通信系统实现资源共享、信息的实时采集和集中处理[1]。
2、长输油气管道工艺设备的自动控制技术应用实践
2.1、长输管道坡口结构设计
为了提高焊接成型性，获取良好成型的焊接接头，需要对坡口结构进行合理设计。就本试验而言，坡口设计原则有：（1）在保证焊透的情况下，尽量减少焊缝填充金属，以提高熔敷效率，即尽量减少坡口角度；（2）具有良好的可焊性，即坡口的结构应便于施焊；（3）坡口的结构必须方便焊工清渣，提高焊接效率；（4）坡口结构需利于焊接成型；（5）坡口结构需容易加工，降低加工成本。坡口设计主要考虑的因素有：焊接方法、母材厚度、接头形式（对接焊还是角焊）、成型要求（全焊透还是熔深焊）等。
根据多年来长输管道焊接施工经验，管道的焊接坡口采用的形式一般有V型、U型、双V型、U+V复合型4种[1]。因U+V复合型综合了U型和V型的优点，由6°～12°的U型外坡，带一定的圆角过渡和钝边，30°~40°的V型内坡组成。该类坡口具有焊接填充金属量较少，焊接残余应力较小，内外兼顾，避免根部未焊透等优点。但坡口加工形式比较复杂，加工成本较高，依赖于坡口整形机。适用于10mm≤δ≤40mm的管道。由于坡口整形机设备越来越先进，该类坡口结构加工复杂的难题迎刃而解。目前，长输管道自动焊接领域广泛采用U+V复合型坡口结构形式。本试验采用PFM管端坡口整形机加工坡口，采用内焊机自动根焊，自保护药芯自动焊填充盖面，母材厚度为17.5mm，管状对接[2]。
2.2、管道电位采集仪自动校准系统
管道电位采集仪可以对石油输气管道的阴极保护通、断电位、交直流干扰电位信息进行采集与传输，并通过GPRS无线网络或基站光纤传输到用户终端。因此，为了保证所测得的采集数据的精度，需要对管道电位采集仪的直流电压、直流电流、交流电压和交流电流四项采集功能进行校准。
各校准项具有不同的采样范围与采样精度，其中采样误差是指与标准数字万用表所采集到的数据的偏差值。
管道电位采集仪自动校准系统的工作原理是由计算机发出控制指令，控制相关的标准仪器产生电压或电流，并不停地监测设备产生的物理量是否达到预设值。达到预设值并稳定在该值一段时间后，计算机控制数字万用表根据实际需要切换档位，采集此时的电压或电流数据并上传到计算机，然后将采集到的数据写入管道电位采集仪。所有档位校准完成后，进行精度测试，计算机发出控制信号同时控制标准电压源切换电压值，数字万用表和管道电位采集仪采集各个时刻的电压电流数据并上传到计算机，将返回的值进行比对和误差分析，若满足预定指标，则结束此次校准；若未满足，则重新对不满足的校准项进行校准直至满足指标为止[3]。
2.3、采集运行数据信息、自动化监视控制系统、自动检测泄漏情况
自动管控技术可以作为连接管道泄漏自动监测系统以及监视控制系统，实时提供管道检测信息以及定位信息，自动管控技术通过对信息的分析以及信号的预处理，能够及时捕捉管道运行过程中出现的压力波变化情况，即使为微小的变化，也能实现有效感应。再通过泄漏判断以及泄漏报警模块对采集信息的分析与处理，判断运输过程中管道是否出现了泄漏，出现泄漏后可以将泄漏信息、泄漏点位置传回终端系统以及执行程序当中，采取自动化控制手段，及时抑制影响，并为维修人员参考；泄漏处理后或未出现泄漏情况则会将信息存储到历史数据分析模块、存档模块当中。自动控制技术利用其强大的信息处理功能以及高效执行功能，提升了管道运行管理的全面性以及时效性，减少在泄漏判断、维护上出现的错误，能够为长输油气管道的运行提供更完善的保护[4]。
2.4、电气数据信息化平台设计
为提高电气数据信息化系统数据分析的准确性，其必须具备信息共享功能，这就对系统网络体系结构、服务对象、管理权限设置提出了一定的要求；同时，系统应能跨分公司进行数据对比分析，从纵向的数据分析转变为横、纵向对比分析。系统面向多个用户同时使用，为了提供可靠的数据分享服务，系统应具有一定的容错性。一是在录入数据存在偏差时，能及时提醒用户，辨别真伪后采取是否替换的方案；二是误点、误删数据应在数据库中可以调取，以防止人员误操作；三是系统故障时，应能自动保存录入数据，避免系统故障带来的重复性工作量；四是数据重复录入时，应提醒用户对于两次录入信息进行对比选择，同时自动补全之前的空白信息。电气数据信息化系统广泛应用，安全风险难免会随之带来，为了保证系统安全，工具应具备认证、授权、完整性、机密性等安全机制。一是采用中石油账号实名登录，并留有操作记录，发生问题后便于追溯；二是具有删除暂存功能，误删除数据暂时存储在数据库内，3个月无需恢复后，再由管理员确认删除；三是数据上传和修改，需要经过作业区、分公司的层级审核，防止数据错误[5]。
结束语
综上所述，本文对现阶段长输油气管道工艺设备的自动控制技术应用实践进行了分析，并从长远角度考虑了长输油气管道未来发展中对自动控制技术的要求，希望通过此次论述让同行业认识到长输油气管道工艺设备的自动控制技术的优势与价值，并在工作中不断探究与创新，优化自动控制技术，为长输油气管道运行提供更全面的保障。
参考文献：
[1]王鲁君、皮亚东、闫臣、郭晓疆、牛连山.长输管道全位置激光-电弧复合焊应用技术研究[J].焊管,2019,42(09):20-25.
[2]陈楚怡.天然气长输管道生产调度系统分析[J].科技资讯,2019,17(25):81-82.
[3]齐林、王伟、吴忱.长输管道SCADA保护报警信息与现场处置[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(15):134-135.
[4]卓麟.天然气长输管道离心压缩机不间断运行的研究与实现[J].电器工业,2019(08):73-78.
[5]曹军峰、刘光明.油气长输管道无损检测监理及焊接质量控制[J].工程技术研究,2019,4(13):217-218.