智慧管網(wǎng)建設(shè)：在站場(chǎng)智能運(yùn)行方面的實(shí)踐 ?

西氣東輸公司所轄管網(wǎng)具有多氣源、多用戶、用戶需求種類多的特點(diǎn)，供氣保障難度高，站場(chǎng)管控壓力大。為了降低站場(chǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高管網(wǎng)運(yùn)營(yíng)效率，西氣東輸公司基于建設(shè)期和運(yùn)行期數(shù)據(jù)，利用 SCADA 系統(tǒng)自動(dòng)控制和巡檢系統(tǒng)自動(dòng)感知的能力，形成集中巡檢、集中監(jiān)視的高效管控模式，實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)分輸遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，創(chuàng)新性地開展智能巡檢、壓氣站一鍵啟停、流量計(jì)智能檢定等工作，推動(dòng)輸氣管道站場(chǎng)管理智能化轉(zhuǎn)型，使站場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管控效率顯著提升。

1、站場(chǎng)集中巡檢與監(jiān)視管控

為了不斷提高勞動(dòng)效率，西氣東輸公司在提高設(shè)備設(shè)施運(yùn)行可靠性的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地實(shí)施集中巡檢、集中監(jiān)視措施。

集中巡檢旨在優(yōu)化巡檢質(zhì)量與巡檢次數(shù)，其核心在于兩個(gè)方面：

①聯(lián)合巡檢，即由站場(chǎng)負(fù)責(zé)人組織在崗人員，按照規(guī)定的巡檢要求，對(duì)所屬站場(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行、工藝狀態(tài)、設(shè)備設(shè)施狀況進(jìn)行全面檢查，并開展維護(hù)維修工作；

②重點(diǎn)巡檢，即由值班人員對(duì)重要運(yùn)行參數(shù)、關(guān)鍵輸氣設(shè)備、重點(diǎn)區(qū)域按照相關(guān)巡檢要求進(jìn)行重點(diǎn)檢查，提高巡檢質(zhì)量，強(qiáng)化站場(chǎng)設(shè)備設(shè)施維護(hù)保養(yǎng)，提高設(shè)備設(shè)施本質(zhì)安全水平。

集中監(jiān)視是指采集站場(chǎng)關(guān)鍵工藝設(shè)備的報(bào)警數(shù)據(jù)，并上傳至上海生產(chǎn)調(diào)度中心，以上海生產(chǎn)調(diào)度中心為主、站場(chǎng)為輔，對(duì)設(shè)備設(shè)施異常狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。西氣東輸公司研發(fā)了 10 類集中監(jiān)視系統(tǒng)，包括火氣系統(tǒng)、管道保護(hù)系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、緊急停站 ESD、工藝系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)及閥室報(bào)警系統(tǒng)。站場(chǎng)采集各系統(tǒng)報(bào)警點(diǎn)數(shù)據(jù)并上傳至上海中心系統(tǒng)，上海生產(chǎn)調(diào)度中心收到數(shù)據(jù)后，按照西北、華東及中南 3 個(gè)調(diào)度臺(tái)分區(qū)管理，采用每天 24 h 值班模式， 對(duì)站場(chǎng)設(shè)備設(shè)施的異常狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程集中監(jiān)視、集中管理、快速響應(yīng)。該措施改變了中國(guó)管道行業(yè) 40 年來(lái)站場(chǎng)每天 24 h 人工值班的傳統(tǒng)模式，解放了基層員工， 提高了勞動(dòng)效率。目前，西氣東輸公司已有 163 座站場(chǎng)實(shí)行集中監(jiān)視管理模式，節(jié)省了站場(chǎng)操作員大量精力，有助于操作員更加高效地投入維護(hù)維修、崗位練兵工作中，穩(wěn)步提升了員工風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)管控、應(yīng)急處置 3 種能力。該措施使站場(chǎng)工作重心由運(yùn)行監(jiān)視轉(zhuǎn)變到設(shè)備設(shè)施維修維護(hù)上，使設(shè)備設(shè)施故障、誤操作日均報(bào)警率低至 0.01％，關(guān)鍵設(shè)備完好率達(dá)到 99.79％。

2、分輸智能控制

輸氣站場(chǎng)分輸支路一般利用調(diào)節(jié)閥進(jìn)行壓力/流量控制。但由于各站場(chǎng)建設(shè)時(shí)期不同，自控要求存在差異，對(duì)分輸用戶的流量控制要求不明確，導(dǎo)致部分輸氣用戶的分輸支路未設(shè)置流量調(diào)節(jié)設(shè)備或流量調(diào)節(jié)設(shè)備不能滿足精確調(diào)節(jié)的要求。隨著天然氣分輸站場(chǎng)逐年增多、用氣規(guī)模逐年增大，對(duì)天然氣分輸精度提出了更高要求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各管道分輸用戶日指定操作的嚴(yán)格控制，將天然氣智能分輸研究提上日程。

通過(guò)持續(xù)優(yōu)化，西氣東輸公司改造了分輸站場(chǎng)的SCADA 系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)了站場(chǎng)用戶分輸控制由人工主導(dǎo)向智能控制的轉(zhuǎn)變。采用恒壓控制法、剩余流量平均法、日不平均系數(shù)法及到量關(guān)閥 4 種模式，自主完成 413 條分輸支路、15 種控制功能的升級(jí)改造，不斷提升控制模塊的自適應(yīng)性、高匹配性，推動(dòng)分輸全過(guò)程無(wú)人介入、無(wú)人干預(yù)，自動(dòng)執(zhí)行啟/停輸、啟/停站、計(jì)量/ 調(diào)壓系統(tǒng)故障切換等關(guān)鍵操作，實(shí)現(xiàn)分輸遠(yuǎn)程控制、一鍵啟停、故障切換、自動(dòng)分輸，在提高站場(chǎng)運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性的同時(shí)，大大減少了操作人員的工作量。

3、壓氣站“一鍵啟?！?/p>

一鍵啟停技術(shù)是將壓氣站的分散控制整合為集中控制，將站場(chǎng)啟、停操作升級(jí)為全自動(dòng)控制，通過(guò)壓氣站工藝設(shè)備及壓縮機(jī)工藝流程全自動(dòng)化控制改造、控制系統(tǒng)配置優(yōu)化、站控與壓縮機(jī)控制系統(tǒng)深度融合、壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)整合等優(yōu)化措施，實(shí)現(xiàn)以下功能：壓氣站壓縮機(jī)組及輔助設(shè)備一鍵啟停，工藝流程一鍵導(dǎo)通，轉(zhuǎn)速、負(fù)荷一鍵設(shè)定，運(yùn)行/停止、冷備/熱備機(jī)組一鍵切換以及機(jī)組一鍵并退提示。

為了使壓氣站復(fù)雜工藝的操作簡(jiǎn)單化，減少人為干預(yù)造成的誤操作，提高壓氣站的安全水平，西氣東輸公司對(duì)中衛(wèi)、高陵 2 座已建壓氣站進(jìn)行一鍵啟停功能改造，是中國(guó)首次對(duì)進(jìn)口燃驅(qū)壓縮機(jī)組進(jìn)行試點(diǎn)改造。以高陵壓氣站為例，通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)增加機(jī)組熱備控制、壓力設(shè)定值梯度設(shè)定、禁止加載控制、維持并網(wǎng)控制、自動(dòng)并退網(wǎng)控制、站控系統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)控制系統(tǒng)功能優(yōu)化。通過(guò)站控系統(tǒng)與壓縮機(jī)控制系統(tǒng)控制器的通訊，將壓縮機(jī)全部數(shù)據(jù)上傳至站控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)站控系統(tǒng)對(duì)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的全面監(jiān)視， 主要包括報(bào)警監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)查看、啟停機(jī)過(guò)程監(jiān)測(cè)等。通過(guò)判斷各機(jī)組輸出功率、平均負(fù)荷、平均裕度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，提示運(yùn)行人員需要增啟或減停機(jī)組，實(shí)現(xiàn)智能增減機(jī)組功能試運(yùn)行。通過(guò)部署可視化平臺(tái)，搭建本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，將壓縮機(jī)組、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)、運(yùn)維巡檢、一鍵啟停等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中展示。

4、流量計(jì)智能檢定

為了提高天然氣流量計(jì)檢定作業(yè)的安全性、質(zhì)量水平以及檢定效率，西氣東輸公司提出 2 種仿真方法與1種三層結(jié)構(gòu)智能控制器技術(shù)，建立了一套智能檢定系統(tǒng)。智能控制器作為智能檢定系統(tǒng)的核心，打破了傳統(tǒng)檢定過(guò)程工控與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)之間的通訊障礙，將多系統(tǒng)數(shù)據(jù)與指令融合互聯(lián)、實(shí)時(shí)交互，實(shí)現(xiàn)了與檢定相關(guān)設(shè)備的全智能控制。同時(shí)，智能控制器作為智能檢定系統(tǒng)的決策中心，通過(guò)建立檢定工藝輸入、輸出參數(shù)的復(fù)雜智能控制器模型，運(yùn)用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、專家經(jīng)驗(yàn)等多種方法，可以給出智能精準(zhǔn)控制決策。

西氣東輸公司流量計(jì)智能檢定控制器由 1 個(gè)界面、2 套模型、3 個(gè)控制階段組成。

（1）1 個(gè)界面是指系統(tǒng)集成現(xiàn)場(chǎng)流程判斷、工況分析、閥門動(dòng)作及調(diào)節(jié)方案的計(jì)算分析，整個(gè)系統(tǒng)僅用一個(gè)簡(jiǎn)單界面作為人機(jī)交互接口。該界面主要用于啟動(dòng)控制和緊急制動(dòng)，其他操作全部由系統(tǒng)自動(dòng)完成。

（2）2 套模型是指智能檢定系統(tǒng)內(nèi)部包括 2 套模型：一是工藝仿真水力機(jī)理模型，主要用于現(xiàn)場(chǎng)工藝系統(tǒng)流動(dòng)形態(tài)的全面預(yù)測(cè)；另一個(gè)則是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制機(jī)理模型，依據(jù)工藝流程、流量計(jì)口徑、目標(biāo)流量點(diǎn)、進(jìn)出站壓力參數(shù)，通過(guò)多種智能算法計(jì)算調(diào)節(jié)閥門開度組合方案，與水力機(jī)理模型配合開展策略驗(yàn)證。

（3）3 個(gè)控制階段是為實(shí)現(xiàn)流量的精確控制，采用4路調(diào)節(jié)閥的開度組合，完成從 7～15 000 m3/h 流量調(diào)節(jié)的控制方案。控制方案由 3 個(gè)階段組成：

①準(zhǔn)備階段，主要完成當(dāng)前流量點(diǎn)所需站場(chǎng)工藝的自動(dòng)導(dǎo)通；

②初步調(diào)節(jié)階段，即從起始狀態(tài)將系統(tǒng)流量快速調(diào)節(jié)至被檢流量點(diǎn)附近；

③精確調(diào)節(jié)階段，根據(jù)流量偏差，通過(guò)調(diào)整 4 路調(diào)節(jié)閥的最優(yōu)動(dòng)作，將實(shí)際流量調(diào)節(jié)至被檢流量點(diǎn)5％偏差之內(nèi)。

目前，該智能檢定系統(tǒng)已在南京計(jì)量測(cè)試中心廣州分站成功應(yīng)用，與人工檢定方式相比，智能檢定系統(tǒng)節(jié)約了大量的勞動(dòng)力，提高了檢定精度。

5、巡檢智慧化及票卡電子化

西氣東輸公司管網(wǎng)已實(shí)現(xiàn)智能化巡檢及電子化票卡系統(tǒng)的站場(chǎng)全覆蓋、作業(yè)類型基本全覆蓋。日常巡檢實(shí)現(xiàn)軌跡化、電子化、智能化，智能巡檢系統(tǒng)中同時(shí)嵌入一票兩卡，實(shí)現(xiàn)崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、電子化；通過(guò)數(shù)據(jù)分析智能統(tǒng)計(jì)，確保日常巡檢及時(shí)到位，問(wèn)題隱患精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)、維護(hù)作業(yè)精準(zhǔn)推送。此外，西氣東輸公司的智能化巡檢及電子化票卡系統(tǒng)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，應(yīng)用防爆 PAD、人員卡及 WIFI 無(wú)線基站，對(duì)站場(chǎng)、管道、閥室等高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行許可管理，不僅將紙質(zhì)的作業(yè)票電子化，還將作業(yè)全過(guò)程管理信息化，從風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、作業(yè)申請(qǐng)、作業(yè)審批、作業(yè)實(shí)施、作業(yè)關(guān)閉 5 個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的全流程精細(xì)化管控。

光子瑞利科技（北京）有限公司，自主研發(fā)的光纖偵聽傳感技術(shù)，可以通過(guò)對(duì)已有或新建的普通光纜中的任意一根備用纖芯進(jìn)行監(jiān)測(cè)，單臺(tái)單路設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)最長(zhǎng)50公里光纜沿線周圍振動(dòng)聲音的采集和還原，單臺(tái)雙路設(shè)備監(jiān)測(cè)長(zhǎng)度可長(zhǎng)達(dá)100公里的分布式實(shí)時(shí)在線監(jiān)聽。同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)及智能AI識(shí)別技術(shù)，通過(guò)對(duì)聲音的智能識(shí)別與復(fù)核，彌補(bǔ)傳統(tǒng)振動(dòng)光纖預(yù)警誤報(bào)高的缺點(diǎn)，在油氣管道防入侵、防破壞、防盜采等方面有極好監(jiān)測(cè)效果；另有管道地埋光纜定位儀，可對(duì)地埋非金屬光纜的斷纖點(diǎn)、光衰點(diǎn)、盤纖長(zhǎng)度、盤纖位置、路由走向、地埋接頭盒等實(shí)際地下位置精準(zhǔn)定位，解決了OTDR只能探測(cè)光纜皮長(zhǎng)位置，無(wú)法快速找到地埋位置的難題，普通光纜都可實(shí)現(xiàn)，不受金屬鎧裝光纜的條件限制，不需要電子標(biāo)識(shí)器的配合識(shí)別，僅需對(duì)地面進(jìn)行多次敲擊，即可快速找到故障點(diǎn)。該技術(shù)在軍事國(guó)防、煤礦、電力、鐵路等領(lǐng)域也都有廣泛的使用需求。

編輯：fqj