西气东输自动化系统课程.ppt

西气东输管道工程自动化包括：自动控制系统和管理信息系统。由它们为西气东输管道分公司提供先进、高效、安全的运营管理平台。,SCADA系统和MIS框图,二、自动控制系统,自动控制系统包括：SCADA系统、站场仪表及自动控制系统。,SCADA系统 在一个大的地理地区监控从现场设备采集的信息。 SCADA（SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION） 其中SUPERVISORY 监视运行 CONTROL 控制 AND DATA 数据 ACQUISITION 获取和存取信息,西气东输的SCADA系统包括： 上海调度控制中心主计算机系统； 北京后备控制中心计算机系统； 操作区的只读监视终端； 远程监控站； 通信系统。,SCADA系统,控制中心与远程监控站之间通过广域网连接，通信媒介采用卫星和电信公网。,SCADA系统框图,SCADA系统可选择以下操作模式中的一种进行工作：,SCADA系统,站控级。由各工艺站场的远程监控站对所在站自动手动控制。,控制中心级。由调度控制中心对全线集中监视和控制。,现场设备级。由站场单体设备（如压缩机组）的控制系统对设备自动手动控制。,就地手动。,在正常情况下管道沿线各站无须人工干预，各站在上海调度控制中心的统一指挥下完成各自的工作。 当上海调度控制中心发生故障时，由北京后备控制中心接管其监视和控制任务。,SCADA系统,经调度控制中心授权后，可将控制权切换到站控级。 当数据通信系统发生故障时，由站控级自动接管控制权，完成对本站的监视控制。 当进行设备、通信系统检修或紧急停车时，可采用就地控制。,SCADA系统,SCADA系统软件 一般由实时数据库和历史数据库组成，实时数据库实现： 采集数据 监控现场设备 产生报警/事件日志 执行计算功能 能配置成完全冗余系统 驱动设备 能提供客户应用,历史数据库 从实时数据库获得数据 用于报表 参数的趋势图 冗余配置 可按年，月，日时间间隔摘要数据，在线存储 老数据自动存入（光盘，也可从光盘读取数据，回到在线的历史数据库）,人机界面（MMI） 图形用户界面 显示建立和显示配置 操作员界面 不同的操作权限的操作员通过不同的用户名和密码进行登录，从而达到安全的目的。一般情况下有三级控制权限： *监视级-只能浏览流程图和参数，不能对设备进行控制； *操作级-既可以浏览，也可以对设备进行控制，如启停设备、开关阀门； *管理级-最高权限，可修改用户名和密码，并可以修改数据库的内容。,SCADA系统,调度控制中心,上海调度控制中心配置框图,调度控制中心监控范围,调度控制中心,调度控制中心将主要完成下列任务：,调度控制中心,全线启输； 增量或减量输送； 停输； 分输站启/停； 压气站启停；,向管道沿线各站下达压力和流量设定值； 管道故障处理； 发布ESD命令； 控制权限的确定； 系统时钟同步； 数据通信信道故障时主备信道的切换等。,调度控制中心,在上海调度控制中心由于任何原因不能对管道实施正常监控时，后备控制中心将接管系统监控权。,后备控制中心,后备控制中心随时监视和跟踪上海调度控制中心的运行状态，保证数据同步并达到历史数据异地备份的目的。,北京后备控制中心配置图,西气东输管道在轮南、武威、临汾、郑州、南京设有5个操作区。在每个操作区各设1套SCADA系统只读监视终端。它们为每个操作区的有关人员提供所辖管道详细的运行数据和全线的主要运行数据。,SCADA系统,操作区,操作区SCADA系统只读终端配置框图,站 控 配 置 图,在管道沿线工艺站场和线路截断阀室设SCADA系统的远程监控站，即站控系统（SCS）和RTU。,远程监控站,SCADA系统,远程监控站,典型站场站控系统配置图,站控系统的主要功能如下：,远程监控站,数据采集和处理; 提供人机对话的窗口; 信息显示; 数据存储及处理; 过程控制; 逻辑控制;,远程监控站,在沿线无人值守的清管站、分输清管站、分输阀室、远控线路截断阀室等共设有153套RTU。,远程监控站,RTU 配置框图,RTU的主要功能：,远程监控站,数据采集和处理; 模拟和开关量信号输出; 数学和逻辑运算功能; 自诊断功能; 故障报警; 执行调度控制中心发送的指令，向调度控制中心发送带时间标志的实时数据等。,调度控制中心与沿线远方监控站之间采用卫星和电信公网进行通信。在主要站点之间卫星与电信公网互为备用，主、备信道自动切换。 通常各站点之间采用TCP/IP通信协议进行网络互连。,SCADA系统,数据通信系统,计量系统,二、自动控制系统,根据本工程的特点，结合当今国际和国内天然气计量仪表的技术发展和使用情况，经技术经济比较，采用气体超声流量计和气体涡轮流量计作为贸易交接流量计。,计量系统,本工程中贸易交接流量计的准确度等级按0.5级设计。,超声波流量计基本原理及应用,将流体流动时与静止时，超声波在流体中传播情况进行比较，由于流速不同会使超声波的传播速度发生变化，如图示：,T1,R1,R2,T2,L,C+v,C-v,t1=L/(c+v) t2=L/(c- v) c-声速；v-流速 如果知道了L和c，通过测量时间差t(t2-t1)就可以求得流速v,涡轮流量计工作原理 由涡轮、轴承和磁电系统组成。 当被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转时，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，涡轮将流量Q转换为涡轮的转数，磁电系统又把此转数转换为电脉冲，经前置放大后进入流量计算机进行计数和显示。如图示：,涡轮,磁电,计算机,放大,流量 Q,转数,脉冲,干线站场贸易交接流量计,计量系统,计量系统,分析仪表,二、自动控制系统,本设计中采用了在线气相色谱分析仪、水露点分析仪、H2S分析仪等分析仪表，用于天然气的压缩系数和热值的计算、监测天然气中的H2S和水含量。,分析仪表,分析仪表的设置,分输压力控制系统将保证输气管道能够安全、平稳、连续地为各下游用户供气，维持系统下游压力、流量在所需的范围之内，确保系统下游压力不超过允许的压力。,二、自动控制系统,分输压力控制系统,典型的压力控制系统 典型的压力控制系统分为三级保护和调节： 调节型控制阀； 自立式稳压阀； 安全切断阀。,PIC,PT,压力控制器,压力变送器,压力调节阀,上游来气,下游供气,典型的压力控制系统框图,干线分输站压力控制系统配置,分输压力控制系统,分输压力控制系统,在各压气站设压缩机组监控系统。 该监控系统随压缩机组成套订货。,压缩机组监控系统,二、自动控制系统,压缩机组监控系统可实现以下操作方式选择：,压缩机组监控系统,人工或自动就地控制(Local)； 远方自动控制(Remote)； 停车（Off）。,压缩机组监控系统,典型的压缩机的防喘振控制系统,压缩机,排出管线,吸入,FIC,FCV,管理信息系统（MIS）以信息交流和系统地运用知识为核心，以计算机及网络为工具，以提高企业的管理水平和提高效率为目的。,管理信息系统的最终功能和规模应由用户的管理模式和需求决定。,公文处理 档案管理 人力资源管理 综合统计 财务报表 物资供应 信息发布 生产系统数据查询,管理信息系统对内主要完成：,地理信息 个人助理 网上培训 技术支持 电子刊物 下载中心 通信录 信息页面,三、管理信息系统,对外以Internet网站的形式设置，主要完成：,三、管理信息系统,浏览 信息发布 代理服务 电子邮件 域名管理 电子商务 客户投诉等任务。,三、管理信息系统,管理信息系统由上海中心网络系统，5个操作区的网络系统，北京后备控制中心、27座有人值守工艺站场、计量测试中心等的终端组成。,外出办公人员可用笔记本电脑，通过拨号上网连接到公司本部的网站，进行授权范围内的