输油气站场智能巡检系统设计与实现

随着智能管道建设与区域化管理的推进,对输油气站场的智能化提出了更高要求。针对目前输油气站场以人工巡检为主,各监控系统相互独立的问题,设计了输油气站场智能巡检系统。通过三维建模技术,建立站场实景三维模型,将站场的视频实时监控画面拼接融合至三维模型,实现对站场全景的一张图管理。梳理站场巡检需求,开发视频智能识别算法,实现对站场不安全事件的智能识别;设置巡检路线制定、历史视频回溯等模块,实现对站场全景的自动巡检。将该系统应用于中俄东线天然气管道工程黑河首站,测试效果表明:该系统可根据巡检路线自动巡检,对典型威胁事件智能识别并报警,其应用提升了站场的智能化水平,为智能管道建设提供了技术支持。     

油气管道能耗计算与评价方法

基于现有油气管道仿真系统,开发能耗分析辅助功能,用于测算油气管道不同季节、不同输量情况下的能耗。利用风险评价方法给出在一定输量下的最佳运行方案,并结合投入产出理论确定在某方案下每个耗能设备的投资收益及该方案下的设备优先改造顺序,通过对不同方案的运行时间加权求得设备的综合投资收益指数并排序,最终获得管道的节能改造方案。基于此评价方法并利用油气管道仿真系统能耗测算工具对兰成渝成品油管道、西气东输天然气管道和阿独原油管道现有运行方案进行计算和评价,给出了相对最优运行方案和管道节能改造的优先顺序。     

石兰原油管道通信系统中断运行保护

国内长输原油管道远程调控日趋成熟,但管道通信系统中断运行自行保护处于空白。通过对石兰原油管道通信现状及通信中断工况进行分析,获得了管道通信中断的主要风险节点,进而从工艺运行角度,根据站场功能和水力分析结果提出了不同通信中断工况下的处理方法和原则,给出石兰管道站场和阀室相应的保护程序。在管道通信中断保护方面,通过对通信中断工况进行分类、归纳、总结,提出了通讯中断保护逻辑的设置理念和方法,并对保护程序进行了相关测试,证明通信中断保护程序能够保障管道安全生产运行。     

长距离油气管道生产自动化数据模型

为了实现长距离油气管道生产自动化数据的统一接入、处理、存储及访问,使数据达到有效利用,参考国际管道开放数据标准(Pipeline Open Data Standard,PODS)和Arc GIS管道数据模型(Arc GIS Pipeline Data Model,APDM),结合电力行业系列国际标准IEC 61970和IEC 61850,建立了面向对象的油气管道生产自动化数据模型(Pipeline Automatic Data Model,PADM)。该模型由标准管道生产自动化数据模型数据结构(PADM Data Structure,PDS)和管道生产自动化数据模型组件接口规范(PADM Interface Specification,PIS)两部分组成,系统介绍了该模型的建模方法、建模原则以及各组成部分的模型架构等。利用该模型设计创建了物理数据库,并导入中国石油西部管道公司鄯兰原油管道、乌兰成品油管道、阿独原油管道所有站场的生产自动化数据,进行模型正确性和完备性验证。结果表明:该模型能够正确且完整地存储接入管道站场的所有生产自动化数据,并针对其他同类型的管道站场具有扩展性。该数据模型能够满足长距离油气管道生产自动化各业务领域应用之间的互操作性,提高了信息传递的效率。     

基于数字孪生的智慧油气站场设计与开发

随着中国油气站场建设规模不断扩大,生产运行及安全管理的要求日益严苛,但目前管道及站场实体可视化应用及综合展示非常匮乏,无法以三维场景查看站场内各区域分布及运行数据,尚未建立与实际情况高度一致的设施设备模型。为此,提出了基于数字孪生的智慧油气站场系统化解决方案：在数字孪生理论的基础上,以ArcGIS系统为基础平台,运用3Ds Max软件建立等比例、高精度的站场模型,搭建真实映射物理站场的数字孪生站场,辅以先进传感、大数据分析及人机交互技术,形成智慧化的输油气站场信息物理系统。以陕西某压气站为例进行了系统设计与开发示范,结果表明：该系统能够实现站场全要素的三维展示、站场状态的实时监测、站场管理的统筹决策,有利于全方位提升站场安全生产的宏观监管、重点监管、精准监管水平。（图3,参22）     

光缆与油气管道同沟敷设应用实践

光缆与油气管道同沟敷设施工方法可以充分发挥并利用油气管道的路由资源和站场资源,将光纤通信引入到管道通信中,从而满足油气管道生产运行的高可靠性和宽带应用的通信需求。描述了光缆在管沟中的位置,设计图纸与施工步骤,硅芯管保护等技术问题;结合鄯善-乌鲁木齐输气管道、西气东输管道、陕京二线输气管道、兰州-郑州-长沙成品油管道、西气东输二线管道等工程的应用实践,对光缆与输油气管道同沟敷设施工方法和改进措施进行了总结,指出了目前存在的施工管理、组织及施工责任方面的问题。     

漠大线输量下降原因及应对措施

在管道全线配泵方案不变的情况下,漠大原油管道输量异常下降,由2 300 m~3/h逐渐降低至2 100 m~3/h,管道运行效率降低,影响输油任务。通过计算各管段单位摩阻损失,发现摩阻异常增大出现在漠河站与加格达奇泵站之间,对比分析了油品物性、管道沿线油温、地温数据、减阻剂添加效果和站场工艺变更等影响因素,经过现场调研,确定原因为:1为塔河站新投用的轴流式单向阀对减阻剂产生剪切导致减阻剂失效;2该管段存在结蜡。通过采取切换塔河站流程和站间清管两方面措施,管道输量恢复正常状态,降低了漠河首站库存增加的风险。基于上述,针对管道冬季定期清管,以及俄油冬季动火施工引起结蜡和增输改造的相关研究提出了建议。     

基于3Ds Max和ArcGIS的油气站场三维可视化信息系统开发

伴随着越来越复杂的工艺流程和管网分布,输油气站场的故障问题逐渐趋于多元化,为提高站场故障诊断、安全管理和信息管理能力,以站场等比例、高精度的3Ds Max 软件模型为载体集成现有数据,在大数据分析技术和ArcGIS 开发技术的基础上将数据存储、数据分析及网页前端交互技术有机结合,形成能够动态实时掌控站场设备安全状态的系统平台,进一步提升安全生产的宏观监控、精准监管水平,从而推动信息化背景下“智慧站场”的建设,促进站场向数字信息化、管理可视化、目标智能化方向发展。     

西气东输盐池站压缩机组远程控制系统优化

北京油气调控中心对中国石油所辖长输油气管道陆续实现了集中调控,但未能实现对压缩机组的远程控制。因此,以西气东输盐池压气站为试点对远程控制系统实施改造,基于其SCADA系统和机组控制系统的技术现状,进行了远控改造的需求分析,确定了改造方案:更新机组控制系统(UCP)的通讯程序,添加了42个反映机组相关系统报警和运行工况的I/O信息点,并将其传送至站场控制系统(SCS)和中控SCADA系统;修改站控系统PLC的相关程序;对调控中心系统的监视画面和相关信息显示进行组态。通过改造,成功实现了对盐池站压缩机组的远程启、停及运行调整的控制功能,为实现国内天然气长输管道压气站的远程控制提供了技术储备。     

阿赛线改造工程不停输施工方法

针对原油管道在不停输工况下进行站外管道整体更换的问题,依托站场原有设备,通过修建临时流程将新、旧管道分别与站场设备相连接,保证新、旧两条管道同时运行,从而实现旧管道在不停输的情况下整体更换为新管道的目的。以阿赛线261 km原油管道不停输成功换管为例,阐述了临时流程设置的必要性、设计原则及实施方法。从新管道预热流程、新管道投油流程、旧管道水置换油及投产过程中不停输实施方法等方面对新管道的投产过程进行了研究,并详细描述了新建管道与站内流程的连接方式及旧管道在站内的拆除方式,最终得出了原油管道不停输整体更换管道的具体实施方法,可在保证新管道安全投用的基础上妥善处置旧管道。(图2,表9,参21)     

阿赛线改造工程不停输施工方法北大核心

针对原油管道在不停输工况下进行站外管道整体更换的问题,依托站场原有设备,通过修建临时流程将新、旧管道分别与站场设备相连接,保证新、旧两条管道同时运行,从而实现旧管道在不停输的情况下整体更换为新管道的目的。以阿赛线261 km原油管道不停输成功换管为例,阐述了临时流程设置的必要性、设计原则及实施方法。从新管道预热流程、新管道投油流程、旧管道水置换油及投产过程中不停输实施方法等方面对新管道的投产过程进行了研究,并详细描述了新建管道与站内流程的连接方式及旧管道在站内的拆除方式,最终得出了原油管道不停输整体更换管道的具体实施方法,可在保证新管道安全投用的基础上妥善处置旧管道。(图2,表9,参21)     

远控自动分输系统在西气东输甘塘站的应用

针对西气东输日益增多的分输站场与低下的调度效率之间的矛盾,结合压缩机组已实现远程控制的现状,根据西气东输站场自动化控制系统的构架,对现有系统程序进行编辑与修改,添加了分输系统远程控制权限,优化了PID控制,编写了远程控制界面,提出了在甘塘分输站场进行远控自动分输改造方案.通过对PLC控制系统、RCI配置文件和中心控制系统的优化及2个月的试运行,实现了西气东输分输用户的远控自动分输,提高了生产效率,优化了人力资源配置.     

长输液体管道泄漏检测方案的选择

介绍了在长输液体管道上应用的各种泄漏检测技术及其优缺点,以库鄯原油管道和兰成渝成品油管道为例,综合分析了管道工艺、设备、SCADA系统、通信系统以及投资等多方面因素对管道泄漏检测的影响,为长输管道泄漏检测方案的选择及确定提供了技术支持.     

《管道科学技术论文选集》文摘(二十七) 秦皇岛装船管道间歇输送工艺研究

近年来秦皇岛装船管道的原油装船量呈现下降趋势,2002年原油装船量在100×104t/a以下。为解决该管道因原油装船量下降而导致的管道运行燃料及动力的不必要消耗,提出了秦皇岛装船线间歇输送工艺方案,即利用俄罗斯低凝、低粘原油作为管道停输的置换介质,解决了该线在采用间歇输送工艺停输的安全启动问题,并给出了不同季节利用俄罗斯原油预热的时间和大庆原油安全启输温度。《管道科学技术论文选集》文摘(二十七) 秦皇岛装船管道间歇输送工艺研究@张冬敏     

基于心跳协议的SCADA系统调控切换模型

为了实现长输天然气管道站场由调控中心实施集中调控的目的,通过对现阶段长输天然气管道SCADA系统控制权分配原则的研究,即在同一时间有且只有一方拥有对某一单体设备的控制权,建立了全自动运行时的调控权限分配模型。分析了通信中断情况下控制权的自动切换需求,基于心跳协议(Heartbeat Protocol)原理,提出了SCADA系统调控权自动切换步骤。该模型的建立及实现使SCADA系统在全自动运行时具备了通信信道的检测功能,大大提高了整个系统的鲁棒性,为长输管道的安全运行提供了保障和支持。     

提高东北原油管网经济效益的思考

根据东北输油管道的运行现状，对大庆原油的流变性，凝点以及降低进站油温的可行性等问题进行了分析。指出采用现行标准测试的凝点与实际管道中原油的凝有一定的差别，应客观评价凝点在驼行管理中的作用；热油管道的允许最低进站油温，应根据管输原油的流变性、管道要求的允许停输时间、管道运行时沿线的热力分布、增道承压能力和输油站设备配置等因素来确定。停输再启动的计算表明，大庆原油最低进站油最由３３℃降至３２℃在技术上     

在役油气管道数字孪生体的构建及应用

中缅油气管道是中国首条经过数字化恢复构建数字孪生体的在役山地管道。通过基准点测量、管道中线探测、航空摄影测量、三维激光扫描、三维地形构建、倾斜摄影、数字三维建模等技术进行数据收集、校验及对齐,对管道建设期的设计、采办、施工及部分运行期的数据进行恢复,对站场及管道的设备、建筑等构建数字三维模型,形成管道线路数据资产库和站场数据资产库,构建中缅油气管道的数字孪生体。通过多系统融合,深入发掘数据价值,实现管道可视化运行、设备拆解培训、指导维检修作业及应急抢险作业等,为实现管网智慧化运营奠定了数据基础。(图1,表1,参25)     

油气管道站场完整性管理数据模型

站场完整性数据管理所需的数据种类不断发展,数据模型作为数据管理的基础,采用针对每种具体对象建模的传统建模方式,数据要素之间关联性弱,且频繁变化的数据项造成模型不稳定,导致管理中各业务之间无法形成有效的闭环。以油气长输管道数据模型为基础,结合我国站场管道完整性管理的业务需求,提出了一种满足站场完整性管理业务需求的空间数据模型。该模型以几何网络为基础,建立管网和站场设备设施的空间拓扑关系,同时考虑定制和扩展性能,以满足对新技术、新方法的支持。结合该模型在某大型油气管道站场的应用,论述了其应用效果,具有较强的实际指导意义。     

三塘湖输油管道大落差地区的水击保护

大落差输油管道由于高差产生巨大的静水压力,因此,在设计中确保其在高承压下安全、平稳运行至关重要.结合三塘湖原油外输管道设计,采用离线仿真软件SPS建立三塘湖原油外输管道模型,进行稳态、瞬态模拟,并根据不同输送工况参数,采取设置减压站、变壁厚设计、站场安装泄压阀和压力调节阀、SCADA系统的水击超前保护程序等措施,制定预先保护方案,从而实现管道安全、平稳运行.     

油气长输管道巡检中的智能视频监控技术

随着中国对油气长输管道安全运营监管力度不断加大,管道运输企业迫切需要引入新的技术来加强管道巡检。油气长输管道日常巡检管理中通过引进智能视频巡检监控技术,自主识别安全威胁并自动跟踪,实现巡检管理向移动化、智能化的转变。介绍了智能视频监控的原理和相关技术发展现状,针对油气长输管道建设智能视频巡检监控系统进行了应用研究和展望,为油气长输管道智能视频巡检监控系统的建设与实施提供参考。