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1、于达 石油大学 (北京)宫敬北京市昌平县102200【摘要】批输控制软件是成品油管道混油控制技术的核心 ,也是成品油管道 SCADA 系统的重要应用软件 。克拉玛依 乌鲁木齐成品油管道的控制系统是建立在微机基础上的 SCADA 系统 , 批输控制软件承担着油品切换 、 混油段跟踪及末站混油切割等操作控制 。介绍了软件的结构及主 要的功能模块 ,重点讨论了在批输控制过程中混油段处于不同位置时各模块的执行模式 ,同时介绍 了软件的现场应用情况 。 关键词 : 成品油管道 顺序输送 控制软件Devel opment f or Batching Control Sof t ware of Kela m
2、a yi to Wul umuqi Products Pipel ineYu Da Gong JingU niversit y of Pet roleum Beijing ,Changping Beijing 102200Abstract : Batching co nt rol sof t ware is t he key of mixing co nt rolling in p roduct s pipeline. And it is t he important ap2 plied sof t ware of SCADA system. In SCADA system of Kelama
3、yi to Wulumuqi Product s Pipeline , perso nal co mp uter - based co nt rol is adop ted. Batching co nt rol sof t ware can co nt rol t he operatio ns of t he switching p roduct s , interface t racking and cut ting co ntaminated p roduct in t he terminal . In t he paper , t he sof t ware co nfiguratio
4、 n , f unctio nal modules and t he applicatio n sit uatio n are int roduced , and t he operating model of every module when mixed sectio n is in t he different posi2 tio n , is mainly discussed.Key Words : Product s pipeline ,Batching ,Co nt rol sof t ware.分配业务 ,在技术上已经相当成熟 。国外的成品油管 道普遍采用以计算机为基础的数据采集
5、与监 控 系 统SCADA ( Superviso ry Co nt rol And Data Acquisitio n) ,其 中批输 (也称顺序输送) 控制软件是成品油管道 SCA2DA 系 统 的 重 要 应 用 软 件 。我 国 成 品 油 管 道 起 步 较晚 ,仅在 90 年代以来才建成了两条较大规模的民用成 品油管道 ,克 乌线的复杂程度和控制水平相对比较高 ,它的 SCADA 系统应用软件是国内开发的 ,所包含 的批输控制系统在我国也是首次投运成功 。1前言克拉玛依 乌鲁木齐成品油管道是克拉玛依炼油厂成品油外输的重要通道 。该管道起点位于克拉玛依市金 龙镇 ,终点在乌鲁木齐市王
6、家沟油库 ,全长 285km ,管径250mm ,设计最大输量 160 万吨/ 年 ,输送 70 号汽油 、90 号 汽油 、0 号柴油 (冬季输 - 10 号柴油或 - 35 号柴油) 。该 工程一期建设了克 乌线 ,并有 701 (首站) 、703 、705 三座泵站 ,二期建成了独山子向 703 泵站注油支线 ,支线长80km ,管径 250mm ,演变成了我国目前最复杂的成品油管 道系统 。批输是成品油管道的主要特点 ,即按一定的顺序 输送不同牌号的油品 ,并且沿途可能有多处注放油点 。2批输控制软件需求克 乌线 的 控 制 系 统 是 建 立 在 微 机 系 统 上 的SCADA 系
7、统 ,批输控制系统是它的重要组成部分 。批(3) 中间站混油段过站控制监测仪表状态确认 ;混油进站监测 ;混油进出站流程切换操作 ;混油过站工 艺参数分析 。 (4) 末站混油切割操作控制监测仪表状态确认 ;混油进站监测 ;收油罐及流程确认 ; 混油切割操作 ; 混 油接收工艺参数分析 。面 ,见图 3 。3重点问题研究系统组 成 模 式 见 图 1 。该 系 统 采 用 三 级 控 制 模式 ,即遥控 、 站控和手控 。在控制中心有两台微机互为热备份并作为调度员工作站 ,金龙镇首站 ( 701) 、 中间 站 (703 和 705) 及王家沟末站各有一台微机作为泵站 操作员工作站 ,操作员工
8、作站通过各站的 PL C 实现站 控 。 图 3 顺序输送过程跟踪模拟31213首站控制模块是批输控制系统的下级模块 本模块由批输控制模块唤醒 ,给用户提供油品切换操 作界面 。本模块设计了三种切换操作模式 :(1) 遥控方式(2) 站控模式 上操作 。 (3) 手动模式由调度员在控制中心操作 。 调度员通知首站操作员在站控机图 1 系统组成模式311系统分析及软件结构设计本系统是远程控制系统 ,每个工作站承担着不同 的任务 ,根据需求的功能设计成独立的模块 ,安装于各 工作站中 ,由一个批输控制模块承担各模块之间的调 度 。软件结构见图 2 。工人到现场进行操作 ,各级工作站 监视命令执行
9、。切换操作完成后自动进入休眠状态 。31214 中间站控制模块 是批输控制系统的下级模 块 。当混油段接近泵站时批输控制模块将其唤醒 ,本 模块给用户提供混油段过站操作界面 。在本模块中设 计了三种操作方式 :(1) 自动方式 监控软件根据检测到的参数自动 下发流程 切 换 操 作 令 , 该 命 令 通 过 本 站 PL C 自 动 执 行 。操作人员监视命令执行 。(2) 半自动方式 监控软件根据检测到的参数提 示操作指令 ,操作人员在计算机上发流程切换操作令(3) 手动方式 监控软件根据检测到的参数提示 操作指令 ,工人到现场进行操作 ,各级工作站监视命令 执行 。混油段经过泵站后模块自
10、动进入休眠状态 。31215末站控制模块是批输控制系统的下级模块 当混油段接近末站时批输控制模块将其唤醒 ,本模块 给用户提供混油段进站操作界面 。在本模块中也设计 了三种操作控制方式 :(下转第 23 页)图 2 软件结构312 主要模块31211 批输控制模块 是 SCADA 系统中的子模块 , 由它下达批输令 ,自动生成批次编号 、 混油段编码 、 填 写混油段记录 ,可同时进行多混油段跟踪 。向下级模块发令 ,当所有混油段到达末站并完成处理后自动关 闭 。31212混油跟踪模块是批输控制系统的下级模块 。 本模块承担混油界面位置计算 、 混油段参数计算 。考下程数越多 , a 值越大
11、。(4) 当壳径 D N 600 mm 时 , 由于 a 值变化无规 律 , 不适合用公式 n = ( D/ a d) 2 估算 。同样 , 当换热管 管径 38 时 , 也不适合用该公式 。(5) 在壳径 D N 600 mm 时 ,不考虑程数影响 ,可 按该公式估算 ,但系数 a 宜取 1 . 41 . 6 , 壳径大时 a 取小值 , 壳径小时 a 取大值 , 误差为 10 . 3 % 11 . 6 %( 19) ; 8 . 8 %9 . 1 % ( 25) 。(6) 在没有其它资料的情况下 , 利用本文提供的一 组系数 a 变化曲线 , 用公式 n = ( D/ a d) 2 可分别准
12、确 地估算出管径 19 、 25 、 38 三种管径换热管 , 在不倍实际管数 ,其缘由是每根 U 形管实际占据两个管孔 位置 。参 考 文 献1化学工业部第八设计院编 . 化工传热及燃烧 . 北京 : 化学工业出版社 ,1987 .JB/ T4715 92 ,固定管板式换热器形式与基本参数 . 北京 :气象出版社 ,1993 .JB/ T4716 92 , 立 式 热 虹 吸 式 重 沸 器 型 式 与 基 本 参 数 . 北 京 :气象出版社 ,1993 .GB151 89 ,钢制管壳式换热器 . 北京 :学苑出版社 ,1989 .( 收稿日期 :2000 年 5 月 31 日)234(上
13、接第 2 页)(1) 软件控制方式 计算机根据软件模拟的结果 自动下发混油切割操作令 ,操作人员监视命令执行 。(2) 仪表控制方式 混油段进入警戒区域后 ,计算 机根据仪表采集到的数据计算混油参数 ,据此下发混 油切割操作令 ,操作人员监视命令执行 。(3) 人工控制方式 混油段进入警戒区域后 ,计算 机根据仪表采集到的数据计算混油参数 ,提示混油切 割操作令 ,工人到现场进行操作 。各级工作站监视命 令执行 。混油段切割完成后模块自动进入休眠状态 。 批输控制模块自动调整批次编号和混油段编码 。总结5每条管道都存在着自身的特点 , 在 SCADA 系统中的应用软件必有一些是专用的 ,在开发
14、之前与用户 详细讨论软件的使用需求 ,完整 、 全面的资料对软件的 开发及日后的维护都很有利 。在克 乌线应用软件开 发时没能拿到详细的油品物性及沿线地温资料 ,增加 了软件维护的难度 。克 乌线的工艺流程过于复杂 ,使站内产生的混 油量较大 ,也不利于混油控制 。由于软件参与流程切 换操作 ,工艺流程也是应用软件的基础条件 。 本管道自投运以来 , 输油任务不饱满 , 1998 年共输送四种油品 798551 m3 ( 约合 62 . 3 万吨) ,远未达到 每年 130 万吨的设计输量 。独山子首站至 703 站支线4现场实践该管线 1996 年秋季工艺部分投产 , 1997 年夏季SCA
15、DA 系统投运 ,此前发生过两起较大的混油事故 。 SCADA 系统投产以后大大地提高了管道操作的可靠 性 ,基本消除了混油事故的隐患 。经过长期的运行维 护 ,软件的可靠性有了大幅度的提高 ,在正常情况下计算机预测混油到达末站的时间与仪表检测的时间差能 减小到 5 min 。 经过不断的尝试和改进 ,控制软件已经基本上能 够满足自动控制的要求 。管道公司的目标是实现泵站 无人职守 ,这还需要一个过程 。目前在 705 站 ,已将常 驻人员减为 23 人 ,人工效率居国内领先 。每月 仅 运 行 3 4 天 , 1998 年 输 油 量 仅 为 84575 m3 。 低输量不仅影响管道的效益 ,而且流速过低将使混油量增加 ,在管道设计时资源和市场的调查及规模的选 择是很重要的 。随着我国汽车工业的发展 ,油料的运输必然要成 为一个不可回避的问题 ,发达国家的经验证明管道运 输是最佳选择 。我国又有几条成品油管道已经或即将 开工 ,我们将迎来成品油管道建设的高潮 ,克 乌线的 实践给我们积累了宝贵的经验 。( 收稿日期 : 2000 年 8 月 30 日)
