张欣
山东联合能源管道输送有限公司，山东 烟台 264000
摘要：我国管道自动化技术经过40年不断发展，逐步实现了在控制中心控制全线的自动化水平。与国外管道自动化技术相比，我国油气管道自动化技术仍然存在一些不足，进一步提高管道自动化水平是我国管道建设和管理的发展方向。本文从长输油气管道工艺设备自动控制技术的具体实践出发，了解当前技术的实际应用情况，并从长远角度探究技术的未来发展，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；工艺设备；自动控制技术
前言
随着国家对清洁能源需求的不断增长，我国拥有的石油天然气长输管道里程逐年增长，管道建设用钢管的强度等级、管径、壁厚和输送压力逐步提高，因而对管道环焊缝质量和焊接施工技术提出了更高的要求。长输油气管道不仅距离长、输送压力高，在设计、施工、运行管理过程中，各个环节都有可能存在缺陷点，可能造成管线设备及连接部位气体泄漏而引起火灾、爆炸等事故。采用自动控制也可以有效避免众多不必要的危险情况的发生，因此，在长输油气管道中采用自动控制技术是十分必要的。
1长输油气管道工艺设备的自动控制技术应用实践
1.1管道运行中自动控制技术的应用实践
在长输油气管道运行过程中，自动控制技术通过对仪器仪表、压缩机、泵等设备的自动化监控，全方位了解管道的运行情况，以便确保整个运输过程的安全与稳定。具体来讲，自动控制技术的应用实践主要有以下内容：
1）采集运行数据信息、自动化监视控制系统、自动检测泄露情况。自动管控技术可以作为连接管道泄露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。再通过泄露判断以及泄露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露，出现泄露后可以将泄露信息、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；泄露处理后或未出现泄露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，减少在泄露判断、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。
2）利用混沌理论，通过超声波对管道泄露情况展开精准检测。现阶段，该项技术用于长输油气管道原有管道泄露检测以及超声波信号检测当中，其可以识别不同类型、不同特色的超声波，对其声场进行准确计算，并基于Duffing方程的间歇混沌与混沌特征检测微弱正弦信号，再通过混沌阵子阵列能够检测出微弱信号的最大频率，配合锁相办法对信号的相位以及幅值进行精准分析，将最终的分析结果运用到对管道运行情况的判断上，可以有效识别管道是否存在泄露情况、运行异常、设备故障情况，一旦有突发情况出现，通过这项技术可以快速准确做出判断，并向终端系统发出警报信号，以便问题得到快速处理。
3）利用负压波识别管道运行模式，准确判断管道运行情况。这项技术是自动控制技术全面了解管道运行情况的支撑技术之一，其利用负压信号，进行管道内运输物质检测以及定位，与其他技术相比，其不需要大量管道模型、设备的配合，工作效率更高、定位与监测效果更好。所以，目前负压波识别技术的应用较为广泛，其将压力传感器作为识别信号的主体，再配合负压波对数字信号做出处理，可以准确的判断管道内的情况。在长输油气管道运行过程，该项技术的定位精度误差能够始终维持在±200m水平上，一旦有突发情况，如管道泄露量超过1%时，则可以通过声光警报及时传递警报信号，并自动定位泄漏点、监控泄露情况。
1.2管道泄露事故预防中自动控制技术的应用实践
目前，随着我国长输油气管道运行负荷的增加，对于管道泄露的预防也成为自动化控制的重点工作，利用自动控制技术配合卫星通信技术，实现长输油气管道管理系统技术的革新，能够有效提升管道泄露预防的自动化、网络化以及智能化水平，减少泄露带来的损失以及负面影响。
现阶段，自动控制技术以及与管道模拟仿真技术有了初步的结合，通过实时、全面模拟管道内部运行情况，配合自动化控制技术，可以及早发现管道的泄漏点，以便技术人员在泄露发生前，采取措施进行处理，减少泄露问题的出现。同时，自动控制技术与管道效率也有了初步融合，实现了对管道更全面的监控，将管道运行效率对管道稳定性、管道安全的影响及时反馈给技术人员，以便根据管道的状态做好维修以及养护方案，始终维持管道运行的稳定，从而规避泄露问题。
2自动控制技术应用实例分析
2.1自控
某工程管道全线采用以计算机为核心的监控和数据采集系统（SCADA系统）完成管道全线输气站及线路截断阀的数据采集、监控和管理等任务，全线调控中心设在秀屿接收站中央控制室。SCADA系统主要由中央控制室的计算机系统、站控制系统、通信系统构成。SCADA系统的控制水平达到在中央控制室完成对全线各个站场、线路截断阀室的监控、调度、管理等任务。同时，沿线各站的站控制系统可独立监控该站运行，并将有关信息提供给中央控制室。
在沿线各分输站分别设置SCADA站控系统（SCS），在干线及支线的线路截断阀室设置远程终端装置（RTU）。本工程SCADA系统的控制和管理分为3级：第1级为中央控制室监视、控制及调度管理；第2级为站控制室控制；第3级为就地手动控制。在正常情况下，由中央控制室对管道全线进行监视和控制。当数据通信系统发生故障或控制中心主计算机发生故障或系统检修时，通过站控系统实现对各站的监视与控制。当进行设备检修或紧急切断时，可采用就地手动控制方式。
1）中央控制室的计算机系统按客户机/服务器结构设置。其操作系统采用实时多任务操作系统。局域网采用冗余配置。操作员工作站、工程师工作站等均作为局域网上的一个节点，共享服务器的资源。
2）秀屿中央控制室与各站控系统采用双向点对点通信方式。秀屿中央控制室与各站控系统之间的数据通过邮电公网的SDH专用通道传输，备用信道采用FR专用通道传输。
3）在站场工艺设备区和发电机房设有可燃气体探测器，站控室设有可燃气体控制盘，对站场可燃气体浓度进行监视和报警。在各站场重要房间（例如，站控室、站控机房、UPS间等）设置有火灾自动报警系统。火灾自动报警系统设置包括：感温探测器、感烟探测器、声光报警器、手动报警按钮、紧急启动按钮、紧急停止按钮等。
4）站控制系统是SCADA系统的远方控制单元，它不但能独立完成对所在站的数据采集和控制，而且将有关信息传送给中央控制室并接受中央控制室下达的命令。站控制系统主要由过程控制单元、操作员工作站、数据通信接口等构成。
结语
从与国外油气管道运行管理、自动化和信息技术的比较，以及国内40年来管道建设和运行的经验来看，自动化管道能够保证管道安全和高效运行，因此自动化管道是管道建设的必然趋势。目前，管道自动化技术日趋蓬勃发展，新兴的自动化配套技术也日新月异，不久将迎来油气管道自动化技术开创新时代的重要时期。
参考文献：
[1]王存伟，廖德云，史玉林，等.天然气SCADA系统的设计与实现[J].石油与天然气化工，2012，41（1）：92-95，98，123.
[2]王鹏，张效铭，刘洋，等.以设计为源头的管道全生命周期管理模式探索[J].石油工程建设，2014，40（6）：91-92.