无人值守天然气调压站的功能实现及安全防护管理

无人值守天然气调压站的功能实现及安全防护管理

王国磊¹张秀娟²

（1.济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东 济南250101；

2. 山东英才学院，山东 济南 250104）

摘要：人工智能技术的发展为实现天然气调压站的无人值守管理提供了可能，依靠智能化的数据采集与监控系统可将有人值守的天然气调压站实现无人值守，减少了运营成本，提高了场站管理效率。文章针对无人值守天然气调压站的功能实现方式及安全防护管理方式进行了分析，为无人值守天然气调压站的运行管理提供了参考经验。

关键词：天然气调压站；无人值守；功能实现；安全防护管理

中图分类号：TU996                    文献标志码：B 

1 引言

随着时代的进步，尤其是随着人工智能技术的发展，依靠高度集成化、智能化的系统，实现对人类双手的解放成为了可能。越来越多的无人值守系统的实现及应用，将人类实地操作、实地记录的工作模式进行了变革，依靠智能化的数据采集与监控系统，将现场操作人员转变成控制室管理人员，既提高了工作效率，又改善了工作环境。对于危险性较高的天然气行业，传统的天然气调压站管理模式正在逐步得到改善，采用数据采集与监控系统，实现对天然气调压站内主要设备的运行状况、运行参数等进行实时动态监测及远程控制管理，并同时可对现场周边环境进行实时监控与侵入报警，大大提高了场站运行安全性。

2 无人值守天然气调压站的功能实现

2.1 无人值守天然气调压站的定义

所谓无人值守天然气调压站，是指调压站内无值守人员，对天然气调压站内设备及主要仪表的控制由燃气公司的控制中心值班人员远程调控或者通过现场自动控制装置实现对设备运行的管理及调度，并通过站内的数据采集与监控系统，将调压站内的主要远传设备及周界监控系统的安全运行状况、运行参数等数据及场站周边环境情况进行实时动态监测，并可实现远程调控管理^[1]。

2.2 无人值守天然气调压站的运行优势

对于国内的天然气行业来说，多数天然气调压站通常会最少配置3到5人的驻场运行管理人员，实行三班制，通过人工记录场站主要设备的运行数据，并进行打印上报。天然气调压站采取有人管理的模式，大量记录数据的分析较慢，导致运行调度效率降低，对于场站设备故障无法及时发现解决，场站内的突发事件不能在第一时间做出应对措施；基层场站管理人员水平参差不齐，场站运行效率受到管理人员水平的制约影响较大，运行管理人员的调度命令不能得到及时落实，造成调度中心或控制中心获取完整数据比较困难，无法对实时数据进行分析，无法在第一时间对整个管网系统的生产能力进行及时调配，会造成大的管网及场站系统运行成本极大增高，运行效率极大降低。

对于无人值守天然气调压站，可根据实际需要，对调压站内相关设备的技术参数进行实时监控，主要包括电动阀门的开闭情况、进出站管道内的燃气压力、温度、流量计的计量数据、调压器流程的开闭及调压器的开度、可燃气体泄漏报警器的运行状态、加臭机的加臭量数据等参数，通过现场安装的RTU(远程测控单元)，定时地通过控制线缆从现场仪器仪表中获取实时数据，按内置程序采集数据后执行操作指令。场站现场监控图像部分则由现场安装的高清摄像机将现场图像上传给控制室服务器，通过对视频信号解码压缩后以数字视频流的形式上传至中控室。

2.3 无人值守天然气调压站功能的实现

天然气调压站的主要功能是计量流程及调压流程，实现计量流程及调压流程的自动控制、自动切换支路是实现无人值守天然气调压站功能的主要体现。

无人值守天然气调压站远程监控系统可自动检测不同支路的流量计运行工况，当现场控制系统检测到支路运行工况实际流量数据与设定的流量计阀位开启值相同时，控制器会对流量计发布切换计量支路的指令，流量计所在管道上电动阀门自动关闭或打开，使计量流程自动切换到另外一路计量支路上，实现大、小流量工况下计量设备的自动切换^[2]。同时，也可由控制室调度人员通过远程监控系统人为的对无人值守调压站内的计量流程发布切换计量支路的指令，实现不同计量支路之间的运行切换。

无人值守天然气调压站调压流程自动选路功能，也是实现场站无人值守的关键技术体现。与计量流程自动切换相同，调压流程进出口阀门均应采用电动阀门，至少设置一用一备的调压支路。以调压器出口设计压力为0.4MPa为例，调压流程共设置两路，主调压流程中的调压器出口压力若设定为0.38MPa，则备用支路调压器出口压力会设定为0.35MPa。在场站运行过程中，主调压流程中的调压器设备故障或过滤器阻力增大，导致管路压力低于0.38MPa时，控制信号会反馈给支路进出口电动阀门，使其自动关闭或打开，实现调压流程的切换（图1）。

3 无人值守调压站的安全防护管理

3.1 站控及通信工程

采用站控系统完成对整个站区的集中监视、管理和自动控制。站控系统可保证站内工艺设备、人员能可靠、安全、稳定的运行及生活。站控系统结合计算机技术、通信技术、自动化控制技术，实现数据自动采集、传输、处理、报警、控制、存储、报表打印等功能，从而保证全站操作自动化。

结合无人值守天然气调压站工艺的特殊性和重要性，以及自动化控制的较高要求，建设先进、可靠的通信系统尤为重要。基于现有专网依托不足和公网服务的长期成本高和业务组织的局限性，可考虑采用随管线建设的光通信系统作为主用通信系统。对于后备通信系统，从投资、技术性能角度考虑，公网通信无疑是当前最佳的选择。另外，还可以在设交换机的通信站场通过4线EM方式设置与公网的中继连接，方便场站通信专网系统与地方公网的通信业务。

3.2 安防监控工程

为有效地保证无人值守天然气调压站周边的现场环境安全，采用在线视频监控系统、红外监控报警系统、声光报警系统、门禁系统紧密结合，利用先进通信技术，将现场实况侦测的报警信号、现场监视图像信号传送到控制中心，在控制中心进行动态监控、监视远程无人值守天然气调压站的内部运行工况和外部运行环境。

3.2.1在线视频监控系统

在线视频监控系统由摄像、传输、控制、显示、记录登记等5大部分组成，管理部门可通过该系统获得有效数据、图像或声音信息，对突发异常事件的过程进行及时的监视和记忆，以便管理人员及时采取处理措施。一般在场站四角设置带云台高清摄像头，安装高度宜为3.5～5m。摄像机配浪涌保护器；视频信号输入端需设置浪涌保护。摄像机均安装在非爆炸危险区域内（图2），且靠近拟监视目标。

3.2.2红外监控报警系统

红外监控报警系统主要用于场站内入侵时自动报警以及紧急情况求助报警。在场站站区四周围墙顶设置红外入侵报警探测器，探测器为3束光束，光束同时遮挡时确认报警。通过红外感应可侦测是否有外部侵入，通过在线视频监控系统监视站区内是否有外部侵入，并将侦测红外信号、监视的图像信号传送到控制中心，同时输出报警信号，场站管理人员可通过人机界面立即发现，并采用人工或自动控制联动现场声光报警器报警。

3.2.3门禁系统

门禁系统用来保护站内人员、财产安全，可实现身份识别、电锁、传感与报警、管理与设置等功能。在站区入口加装门禁系统，进入站区采取读卡、密码对讲及远程开启方式。

4 结语

无人值守天然气调压站的推广使用将原有的有人值守、人工巡视等常规场站的管理模式进行了变革，提高了天然气场站运行管理的智能化水平，充分利用人工智能技术，依靠高度集成化、智能化的系统，实现了对场站及周边环境实时动态监控，从而节约了劳动力、提高了工作效率，可带来可观的经济效益。

参考文献：

[1]   刘兴华,张宏强.浅谈调压计量站无人值守与远程控制的实现[J]. 天津科技, 2014, 41(11): 10-12.

[2]   刘晨, 王大全.无人值守调压站远程监控与安全防护系统[J]. 煤气与热力, 2007, 27(8): 1-3.

[3]   夏月星,李朝,陈玉银. 无人值守天然气调压站方案设计[J]. 石油化工自动化, 2012, 48(5): 71-72.

[4]   张文峰, 安少若.远程调压在燃气调压撬上的应用探讨[J]. 土木建筑学术文库, 2009.

作者简介：王国磊（198-），男，汉族，硕士研究生，中级工程师，从事燃气工程设计工作。

http://www.chinacem.net/info.asp?id=853