浅谈输油站管道压力保护控制系统设计-

论文导读：护，控制系统随着石油工业的发展，输油站作为输油管线的重要组成部分，对输油站的自动化改造是整个石油行业自动化建源于：毕业论文理工www.7ctime.com设的重要内容之一。可编程控制器(PLC)是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置，以PLC作为站控系统核心的监视安全和数据采集系统，可以提高管道和自动
摘要：控制全线输量首先是控制供油的首站，需根据输油任务的要求自动控制调节阀调节出站压力或调节泵机组转数。其次是依靠各中间站独立调节系统，自动控制本站进出站压力在规定的范围内。本文主要探讨输油站管道压力保护控制系统的设计。
关键词：输油站，管道压力，保护，控制系统

随着石油工业的发展，输油站作为输油管线的重要组成部分，对输油站的自动化改造是整个石油行业自动化建源于：毕业论文理工www.7ctime.com
设的重要内容之一。可编程控制器(PLC)是近年来发展极为迅速、应用面极广的工业控制装置，以PLC作为站控系统核心的监视安全和数据采集系统，可以提高管道和自动化控制水平，降低操作人员的劳动强度，保证输油管道安全运行。
1 输油站压力保护工艺要求
输油站包括增压站、加热站、热泵站、减压站和分输站等。本次的课程设计是针对增压站的自动化改造。增压输油站由主要结构为：泵房、加热炉、储油罐、清管器四个部分组成。输油站共有两条输油线，所以泵房的输油泵也是分成两组。每一组拥有加压泵5台，以串联形式连接，继而达到对管道内的石油进行加压的目的。另外每个加热炉前也要有2台泵对进入加热炉加热的石油进行加压。正常工作时，增压泵站的5台输油泵中3台为工作泵，2台备用。由于石油的粘度(在流体层间产生内摩擦的特性叫流体的粘度)很大，而流体流动中惯性力与和运动阻力随着流体的粘度增大而增大，而液流体的粘度会随着温度升高而减少，所以在输油过程中需要加入加热炉的环节对油进行加热，以减小输油阻力。
2输油站管道压力保护的设计方案

2.1初步设计阶段的测量工作

为满足初步设计的需要，勘测前应收集措线可供利用的各种比例尺地形图、卫星遥感图像、航摄像片、航道图、最新交通图和国家或有关部门设立的三角点、GPS点、导线点、水准点等资料。会同有关专业技术人员，根据任务书和工程可行性报告书拟定的线路方案，在地形图或遥感图像上进行图上选线。经过各线路方案的初步比选，提出踏勘方案和现场需要调查落实的问题。
应按现行国家标准GB50253《输油管道一程设计规范》和GB50251《输气管道工程设计规范》中的选线原则，对初拟各线路方案进行核查。根据需要宜用1：50000或1：10000比例尺地形图图解线路断面点，绘制线路纵断面图。根据需要对重要的站址、局部复杂地段、大型穿(跨)越工程进行实测。
本阶段提交的资料：线路走向示意图。线路纵断面图。大型穿（跨）越地形图和纵断面图。站址和局部复杂地段地形图。

2.2线路测量

平面控制测量；高程控制测量；其他中线转点测最；带状地形图测绘；纵断面最。横断面测量；曲线测设；内业计算。

2.3穿(跨)越工程测量

控制测量；陆上地形测量；水域地形测量；穿(跨)越主断面测量。

2.4全球定位系统G PS管道测量

国家等级点加密控制测毫；线路控制测量；选点与埋石；观测；数据处理；控制网平差计算；GPS实时动态(RTK)测量。
3输油站管道压力保护控制系统的设计
压力检测仪表将检测的进站和出站压力信号分别传送到进、出压力调节器，与定值器的给定值进行比较。若测量值与给定值相等，则输出信号为零，若不相等，则输出信号大于零。进、出站两个调节器的输出信号同时进人信号选送器，选送器将比较强的信号输出，以驱动执行机构，控制调节阀自动调节[3]。
自动调节系统主要调节对象是输油泵。调节的目的主要是使全线各站的输量相等，并符合输送任务的要求。
（1）当进站压力低于规定值时，首先由本站调速电动机或出站压力调节阀进行自动调节。
（2）当进站压力继续降低达到进站压力开关设定值时，压力开关动作，压力调节系统将停运一台运行的输油泵机组；
（3）当进站压力仍继续降低时，压力调节系统将顺序停运本站运行的输油泵机组，直至进站压力高于进站压力设定值。

3.1油站保护的PLC模块选择

AB5000型PLC是一种模块式的PLC，它有很多个模块共同放置在一个框架内，来实现需要的功能。根据设计所需要的虚实点的个数以及输入输出端的数据类型和操作要求进行选择PLC的各个模块。ControlLogix提供系统规模可灵活配置的控制器解决方案，可以访问大量的I/O点(数字量I/O最多为128000点，模拟量I/O最多为4000点)。ControlLogix控制器能够放置在ControlLogixI/O框架的任何一个槽内，而且多个控制器可安装在同一个框架内，它们之间通过背板进行通讯，而运行是相互独立的。ControlLogix控制器能够通过ControlLogix背板以及I/O链路对I/O进行监视和控制。本设计选用的是1块1756-L62型控制器。
不同的通讯接口模块使用于不同的网络。以太网模块的选择主要用于PLC和上位机的通信和各个输油站之间的通讯。所以为和上位机以及整个集散网络通讯，本设计需要一块以太网通讯模块1756-ENBT。1756-ENBT主要应用与其他EtherNet/IP设备进行通讯，作为网关将EtherNet/IP信息路由到其他的网络设备。ControlNet网络是开放的，采用最新技术的工业控制网络，满足了大量吞吐量的事实控制要求。ControlNet网络采用可靠的通用工业协议(CIP)，将I/O网络和对等网络信息传输的功能集成在一起，具有强大的网络通讯能力。ControlNet网络能够对苛刻任务控制数据提供确定的、可重复传输，同时支持对时间无苛刻要求的数据。不同的设备之间的联系需要用ControlNet网络进行连接，所以每个框架内都是需要有一个1756-CNB通讯模块来互相联系。I/O模块分为数字量I/O模块和模拟量I/O模块。数字量I/O模块主要是用于开关量的输入输出，其中包括输油泵的开关控制和运行状态、阀的开关和运行状态等。其中数字输入模块选择所需要的点数选择5块1756-IB32，数字输出模块根据实点表选择4块1756-OB32。模拟量I/O模块用于接收输油站自动化改造中压力，电流等信号。其中压力信号包括泵房出入论文导读：的泵则检测下一号的泵。如果zuig泵在运行，则对它进行紧急停泵操作，在规定时间后检测停泵是否成功，如果停泵成功了，则系统再次检测上面所诉的三个地方压力，如果三处的压力恢复正常则保护停泵程序结束运行，如果三处的任何一处的压力依然出现异常，则系统继续进行停泵程序。参考文献张万忠.可编程控制器入门与应用.北
口汇管的压力，阀门前后压力，泵出口压力，输油站出站口压力等。电流主要是泵的电机电流。模拟量输入模块选用1756-IF16模块。
要用1756I/O框架容纳不同的模块。本设计需要3排框架。其中一排放置CPU、CNB通讯模块、电源模块(每个框架都需要有单独的电源模块)和以太网模块，所以选择有7个槽的1756-A7。另外两排放置输入输出模块，因为一共需要放置13个输入输出模块、两个CNB模块和两个电源模块共17个模块，所以选择两个有13个槽的1756-A13。每一排中都需要放置通讯模块来互相连接。

3.2输油站压力连锁保护设计

连锁保护的逻辑过程主要是，当上面所描述的三种情况任意一种发生的时候，系统检测到后，开始进行停泵处理。整个泵房的停泵过程是按照一定的顺序进行的。停泵时首先是从高号泵先开始停，即首先检测最高号泵的运行状态，如果该泵不运行，则继续检测下一泵，若该泵不运行则检测下一泵，以此操作，遇到没有运行的泵则检测下一号的泵。如果zuig泵在运行，则对它进行紧急停泵操作，在规定时间后检测停泵是否成功，如果停泵成功了，则系统再次检测上面所诉的三个地方压力，如果三处的压力恢复正常则保护停泵程序结束运行，如果三处的任何一处的压力依然出现异常，则系统继续进行停泵程序。
参考文献
张万忠.可编程控制器入门与应用[M].北京：中国电力出版社，2005：196-201.
何军民. 压力保护系统在原油长输管道中的应用[J]. 石油规划设计， 200

3.05：12-1

[3]陆秀令，杨小文. PLC控制的恒压变频供水系统[J]. 自动化仪表，2004，25(4)：10-21.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。