高飞
（北京石油化工工程有限公司西安分公司 陕西西安 710075）
摘要：随着信息技术的不断发展和普及，气田集气站逐渐向数字化、无人值守的方向发展，也是气田运营企业减员增效的必然要求。要实现气田集气站的智能化、数字化和无人值守，就需要对现有集气站进行信息化提升。本文结合陕北地区部分气田地面集输工程的实际情况，分析了气田集气站的现状，并提出了一些气田集气站信息化提升的措施。
目前，陕北地区多数气田集气站均为有人值守的运行管理模式，每个集气站需要配备10人左右的运维管理人员，气田每年需要大量的人力资源配置，小号巨大的人力及管理成本。随着信息技术的不断发展，自动化水平和通信设施水平日益提高，通过对集气站进行信息化提升，可以实现集气站的智能化、数字化和无人值守，实现远程操控，节省人力物力，从而提高企业的运行效率，降低企业的运维成本。
1、气田集气站信息水平现状
目前陕北地区多数有人值守集气站内的工艺设备主要包括：进站阀组橇、分离分液橇、注剂调制橇、自用气橇、污水罐橇等工艺流程单元，并且配套有放空火炬等辅助单元。
集气站内设有站控系统（SCS-Station Control System），通过站控系统对站内的工艺变量及设备运行状态进行数据采集、监视控制和连锁保护，同时站控系统能接收气田井场的远程终端单元（RTU）上传的井场监控数据。站控系统的控制权限由气田调控中心设定，调控中心一般设置在气田天然气净化厂内，采用SCADA系统，经调控中心授权后，允许操作人员通过站控系统对各站进行授权范围内的操作，并将站场监控信息上传至调控中心。当通信系统发生故障或系统检修时，站控系统可独立完成对站场的监视和控制。气田监控系统典型配置图见图1。
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图1 气田监控系统配置图
站内的通信系统主要包括：网络系统、电话系统、电视监视系统、扩音对讲系统、火灾自动报警系统、周界入侵报警系统等。
2、气田集气站信息化提升措施
智能化、数字化集气站管理，实现信息化运行，达到“独立运行、远程关断、自动排液、安全放空、动态监测以及智能报警”等目的，主要通过工艺设备过程控制、联锁调整，并通过自控和通信设备的配套来实现。
2.1 工艺调整
集气站内设置有进站阀组撬、分离分液橇、外输计量橇、自用气橇、注剂调制橇、放空火炬、甲醇罐、污水罐。原设计具有一定得智能化、自动化水平，但是还难以达到无人值守的运营模式，需要对上述部分不满足远程控制的设备进行改造、调整，增加远程监控点和远程控制阀等，以提高智能化的程度。
2.2 仪表、站控系统调整
针对集气站信息化提升的要求，对原站控系统进行完善，增加控制点位及监控点，做到近期有人值守、无人操作，中期无人值守、定期巡检，远期无人值守、智能巡检和管理。
目前较为成熟的无人值守管理模式主要有中心站场模式、集中管理模式和高水平无人值守模式。中心站场模式依托中心站场，实现对周围几座站场的监控和巡检，便于快速事故处理，多用于高危险站场和复杂条件站场。集中管理模式采用集中监控，集中或分区域管理，适用于流程相对简单、依托条件较少的站场。高水平无人值守模式除了实现无人值守远程控制外，不需要例行巡检，每年只巡检有限次数即可。结合陕北地区气田的实际情况，建议采用中心站场的模式。
（1）集气站仪控系统调整
集气站新增一套安全仪表系统（SIS），安全仪表系统应独立于站控系统设置，将原站内部分重要监控点、重要联锁及工艺新增的SIS监控点等接入新增的安全仪表系统，以及实现站场的重要安全联锁、紧急停车系统及关键设备联锁保护。进一步提升站场控制系统的安全性和稳定性。站控系统和安全仪表系统都是气田调控中心SCADA系统的基础和远程终端，是保证SCADA系统正常运行的基础。站控系统不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制，而且将有关信息上传至调控中心并接受其下达的命令。
（2）调控中心调整
作为整个气田的数据中心，正常情况下，操作人员在调控中心通过SCADA系统即可完成对气田的监控和运行管理等任务。为匹配集气站信息化提升的相关功能，需对调控中心SCADA进行相应扩容，主要增加功能为：a）可接收通信专业智能化巡检系统发送的巡检命令，向其发送同一时间（时钟同步）自控系统采集的工艺参数检测变量。b）可通过人机界面向智能化巡检系统发送巡检命令，接收同一时间智能化读表参数与自控系统采集工艺参数进行比对，当差值超过10%时，在人机界面报警，并显示比对值。c）当工艺参数发生报警事件，或可燃有毒气体泄漏发生报警时，可向智能化巡检系统发送命令，将智能巡检系统摄像头预置位调整至报警发生点，同时对时间前后30s内工艺参数现场进行录像保存，随时可调取。d）当电动阀门阀位状态发生变化，可自动向智能巡检系统发送命令对当前阀位进行核对，阀位发生偏差时报警。e）增加高级报警管理系统，主要功能是在过程异常或设备故障时，提醒操作员和其他人员进行处理或响应。无人值守站场是正常运行均自动完成，操作员只需响应报警处理必要的问题即可，以保证有效报警，避免报警泛滥的发生。
改造后的气田监控系统配置图见图2。
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图2 改造后的气田监控系统配置图
（3）智能巡检系统
为提高集气站信息化水平，匹配无人值守的要求，本工程在集气站内设置视频智能巡检系统，监控工艺压力及液位等重要数据。系统控制前端摄像机自动读取仪表读数、阀门开关、调节行程、手动/自动状态等信息，巡检摄像机具体的设置位置需根据工艺要求确定。前端摄像机采集的数据通过智能服务器分析后与SCADA中接收的站控系统上传信号进行对比，产生偏差时报警。
（4）控制室
控制室增设门禁终端，可采用人脸识别、密码识别、语音识别等功能，授权的巡检人员可通过上述方式进入控制室进行检修维护。在控制室屋顶设置微型自动气象站，实时记录并上传气象数据。增加控制室、配电室温度检测和远传。增加控制室空调远程控制。增加电动阀、站控系统、安全仪表系统掉电状态上传。增加发电机运行状态、UPS运行状态、开关柜内各断路器状态、电力运行参数等，通过RS485上传至站控系统。
2.3通信系统调整
设置专用通信网络，增加备用通信通道，同时增设视频智能视频巡检系统。通过专用网络将原电视监控系统、动力环境监测、火灾自动报警系统、周界入侵报警系统、集气站门禁系统等信号均通过专用网络上传至上级中心站，并通过上级中心站进一步上传至调控中心。
3、信息化提升的结果
信息化提升后，气田集气站将全面达到无人值守、有人巡检的管理模式。气田采气大队的定员大幅减少，由原来的各集气站配置10-15人的值班、巡检、维修人员，改为只在中心站设置值班、巡检和维修人员，人员减少约68%。同时通过自动控制和信息化水平的提升，大大提高了气田生产的效率并且提高了生产过程的安全性，起到了为企业减员增效的目的，为气田数字化、智能化改造奠定了基础。
4、结语
数字化和信息化技术的发展，使集气站信息化提升达到无人值守的运行模式成为可能，信息化的提升有助于集气站乃至整个气田地面集输的减员增效，并在提高运行效率和安全管理水平的同时降低了生产成本。此外，在运行过程中还需要加强数据采集、显示、报警、监控的功能，并对关键操作进行自动控制，完善各项安全管理制度，加强生产人员业务培训，为建设安全的气田生产奠定基础。
参考文献
[1]孙建军.气田无人值守集气站的安全管理. 石化技术，2016.23（10）：90.
[2]李时宣.长庆靖边气田地面建设技术，油气田地面工程.2004.4，第23卷第4期.
[3]尚万宁.靖边气田数字化集气站工艺技术讨论.内蒙古石油化工，2012.4.
作者简介：高飞（1984-），男，汉族，陕西渭南人，工程师，主要从事石油化工、油气储运自控设计工作。