输气管道站场自动控制技术要求

陕京输气管道站场自动控制技术要求主讲人:李国海

2016年1月1输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024目录前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4总则5检测及控制功能6数据传输及信号7通用控制要求8站场ESD控制9站场自动控制10RTU阀室监控要求11报警数据分级和设定12HMI监控画面要求附录A（规范性附录）流量计配置参数附录B（规范性附录）阀门配置参数附录C（规范性附录）检测仪表及检测参数附录D（规范性附录）报警分级信息附录E（规范性附录）压缩机组控制参考文献

2输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024站场自动控制功能设计综合考虑其所属管线的运行要求、控制水平、站场的工艺设计和调控中心远程控制要求，并结合站场工艺进行针对性的分析。站场控制原则：有人值守、无人操作、远程监控。站场自动控制功能是在保证站场安全运行的前提下，在站自动控制的基础上，支持调控中心远程控制。站控系统主要采用PLC/RTU系统，所有站场、阀室控制系统均提供HMI显示单元。4、总体原则3输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024

4输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024

中心与站场PLC直接通信，站内所有数据经由PLC上传！5输气管道站场自动控制技术要求5/9/20245、检测及控制功能PLC流量计算机阀门控制器火灾控制器机组控制系统远维系统ESD6输气管道站场自动控制技术要求5/9/20245、检测及控制功能阀室应具备远程关闭及有条件远程开启功能。分输站应具备远程定量供气自动分输功能。压缩机站应具备远程负荷分配自动控制功能和远程启、停机组的控制功能。数据通信通断检测功能。站场ESD开关应为硬开关，HMI上不设ESD软开关；站场ESDV阀阀位检测信号应分别接入SIS和BPCS。站SIS系统设置硬复位开关，站BPCS系统HMI上设置软复位开关。清管站、阀室RTU宜设置硬复位开关。ESD命令触发后，程序执行过程中意外中断，ESD命令保持，直至程序手动复位。BPCS命令触发后，程序执行过程中意外中断，命令自动停止并复位。7输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024序号ESD控制功能压气站计量站1全站ESD关闭√◎●√◎2合建站独立区域ESD关闭√◎√◎3压缩机厂房ESD关闭（多台机组）√◎●

4压缩机单机组ESD关闭◎●

5ESD命令复位、旁路操作◎◎6压缩机厂房可燃气泄漏高高报警，连锁ESD控制◎●

7压缩机厂房火焰报警，通风系统、压缩机组、站ESD控制◎●

8压缩机组产生严重故障报警，机组ESD控制●

9

压气站出站压力超高报警、自动关闭机组功能◎●

10用户出口压力超高紧急关闭

●11储液罐超压自动控制●●12燃料气系统ESD控制●●13加热系统ESD控制

●14分液罐液位超高放空系统ESD控制◎●◎●15站场ESD外电源控制●●8输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024序号通用控制功能压气站计量站清管站阀室1

站控制模式选择:中心、站控、手动◎◎

2全站正常关闭√◎√◎√◎

3全站正常启动

√◎

4分方向/分用户关闭、启动√◎√◎

5越站旁通阀开启控制√◎●√◎●√

6大口径阀门自动压力平衡开启功能●●

7管线爆管检测(压降速率\超低压)检测、控制功能●●●●8分离\计量\调压回路切换控制◎●◎●

9压力、流量设定值，自动平衡控制

√◎●

10调压回路出口压力超高控制功能

●

11站场自动放空阀误开，区域关闭控制●●

12收、发球流程控制◎●◎●◎●

13流量计在线比对控制

◎●

14分析小屋通风控制◎●◎●

15系统校时√●√●√●√●16与中心数据通信链路通断判断√●√●√●√●17组份数据写入√◎√◎●

9输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024序号压缩机配套控制功能压气站1压气站出站温度超高、自动关闭机组◎●2单台压缩机组正常关闭、启动√◎3单台压缩机组手/自动控制选择√◎4所有压缩机组正常关闭◎5单台压缩机组转速调整（UCP、SCP）◎6多台压缩机组负荷分配控制、转速调整●7压气站进口、出口压力负荷分配参数设定√◎8压气站站回流阀控制◎●9压缩机组喘振控制●10压缩机辅助系统控制(空冷器\润滑油\循环水\燃料气\通风\加热等)◎●11润滑油系统控制◎●12压缩机厂房可燃气高报警，通风系统、压缩机组延时控制√◎●13压缩机厂房火焰预报警，通风系统、压缩机组延时控制√◎●14空压机组自动控制，压缩空气压力超低保护控制◎●10输气管道站场自动控制技术要求5/9/20246、数据传输与信号6.1

数据传输方式、接口及协议要求6.2

检测信号要求6.3

与调控中心通信数据6.4

中间数据6.5无线数据6.6设定值数据6.7选择开关状态定义11输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247、通用控制要求7.1站场操作控制模式站控模式站自动联锁逻辑控制命令下达设备控制状态设备维护状态子控制系统设定值下达手动屏蔽站控、子系统手动站控设定子系统控制子系统手动→站控启动站控、子系统自动、站控设定保持、站控设定保持、站控设定站控、子系统站控→中心启动中心自动、中心设定保持、站控设定保持中心中心→站控启动站控、子系统自动、站控设定保持站控设定保持、站控设定站控、子系统站控→手动屏蔽站控、子系统手动保持站控设定保持、子系统控制子系统12输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.2站场操作控制一般要求以调控中心远程控制为主。正常情况下，站场处于自动逻辑控制状态。所有直接采集的模拟量数据，均应设置对应的维护开关；所有ESD执行程序的复位，均通过硬SIS复位按钮实现，不允许自动复位。报警复位要求。在过程控制PLC/RTU、安全仪表PLC中设定的设定值、报警限值、远程下达设定值等参数不能因系统断电、重启而发生数值变化。13输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.1优先级控制站场中不同区域内并联运行设备依据回路优先级自动切换。回路优先级设定要求采用任意设定方法，，数字“1”优先级最高，依次递减。回路优先级不允许重复设置。当在用回路出现回路不可用报警时，报警回路优先级自动设为不可用状态“0”，其它回路优先级保持不变。回路开启原则按优先级从高至低排序，回路关闭原则按优先级从低至高排序。7.3通用控制逻辑14输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.2可用回路7.3.3回路切换门值和延时时间7.3.4运动控制限制、设定值7.3.5超时报警时间序号阀门口径（mm）动作时间（秒）超时时间（秒）1安全紧急截断阀全口径≤2102气动阀≤300≤10203>300≤15~20304气液联动/电液联动阀≤650≤30605≤1200≤60906电动阀≤650≤1001207≤1200≤12015015输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.6无扰切换类别切换方式调压阀状态压力设定值流量设定值调压阀输出站场控制模式切换手动手动调压阀后压力回路测量流量手动调节自动保持单路设定保持单路设定保持PID调节手动→站控自动保持站设定保持站设定保持PID调节站控→中心自动保持中心设定保持中心设定保持PID调节中心→站控自动保持站设定保持站设定保持PID调节站控→手动自动单路选择保持单路设定保持单路设定保持16输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.6无扰切换调压控制器选择切换PLC手动调压阀后压力最大通过流量手动调节自动保持远程设定最大通过流量保持PID调节PLC→控制器保持调压阀后压力远程设定保持，远程设定，自动分配保持PID调节控制器→PLC保持调压阀后压力远程设定最大流量限值保持PID调节调压方式切换主动→被动自动、保持保持按优先级、差值递减保持保持被动→主动自动、保持保持统一设定值保持保持类别切换方式调压阀状态压力设定值流量设定值调压阀输出17输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.6无扰切换类别切换方式调压阀状态压力设定值流量设定值调压阀输出控制器控制切换手动手动调压阀后压力最大通过流量手动调节手动→自动自动保持本地/远程设定保持本地/远程设定保持PID输出自动→手动手动保持保持保持手动调节控制器设定切换本地（内）自动控制器设定控制器设定保持远程（外）自动远程设定远程设定保持调压阀状态切换手动→自动自动保持保持保持PID输出自动→手动手动调压阀后压力最大通过流量保持手动调节18输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.7大口径阀组控制

判断球阀二侧测量差压ΔP；ΔP>0.2MPa，先开启小口径旁通阀进行充压；ΔP≤0.2MPa，自动开启大口径球阀；阀门开到位后，关闭小口径旁通电动阀。19输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.8回路自动切换过滤回路控制20输气管道站场自动控制技术要求5/9/202421输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024计量回路控制22输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024计量回路控制23输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024调压回路控制24输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.3.9命令触发及复位序号信号延时（S）备注1ESD开关动作2站场ESD开关2调控中心ESD命令13火焰报警触发站ESD（单一压气站）52台火焰报警4火焰报警触发厂房ESD（合建压气站）52台火焰报警5可燃气泄漏报警触发厂房ESD52台40%LEL报警6火焰预报警触发机组停机3001台火焰报警7可燃气预报警触发机组停机3001台40%LEL报警8回路自动切换309信号超高报警自动触发站场动作32台超限报警10爆管检测压降速率、超低压报警触发相关阀门动作1202台压变计算数据高高报警11可燃气泄漏报警触发自动关闭线路截断阀602台40%LEL报警12无人值守站可燃气泄漏报警触发自动关站3002台超声波泄漏探测器报警13可燃气泄漏报警触发自动关闭自用气撬52台40%LEL报警14中心命令复位225输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024PLCSCSMMPTPTPTPTSIS7.4.2压力监控系统控制《陕京输气管道压力监控系统技术要求》Q/SY

JS0138-201526输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024设定值分配27输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024回路控制28输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024自动压力流量控制29输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.4.3计量比对30输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.4.4加热炉控制出站温度和紧急保护控制；可远程手动操作加热炉、设定控制温度；7.4.5压缩机组控制UCP操作模式SCP操作模式SCP控制模式联机控制负荷分配设定值机组操作本地屏蔽UCPUCP远程本地手动屏蔽SCP对单机组设定SCP远程本地自动启动SCP对多机组设定SCP远程远程手动屏蔽中心或站控对多机组设定中心或站控远程远程自动启动中心或站控对多机组设定中心或站控31输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024机组控制原则压缩机组控制主要由机组控制系统自行完成，操作员可通过机组控制系统对压缩机组进行控制和操作。中心操作员通过SCADA系统、站操作员通过站控系统分别远程对压缩机组下达“启动”、“停车”、“手、自动”命令和入口、出口压力控制设定值。站操作员通过机组控制系统对压缩机组“远程/本地”、“手动/自动”、启动、停车、紧急停车、转速调整等进行控制，允许通过MCS进行对入口、出口压力等负荷分配参数进行设定。32输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024机组主要控制功能序号控制功能SCPUCP站控中心1喘振控制√2出口压力控制√√√√3出口流量控制√4入口压力控制√√√√5自动加载卸载√6机体吹扫√7压力超驰控制√8负荷分配√9启动√√√√10正常停车√√√√11紧急停机√√√√12故障停机（高/低压、高温、振动报警停机）√√√33输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024远程启动站控PLC接收“启机”命令，先判断站控制模式，“中心”为中心下达，“站控”为站控下达，“手动”机组下达；判断外围辅助系统状态是否正常；判断工艺参数是否正常；UCP自动判断内置的启机条件；机组启动，自动运行至额定转速；由操作员确认是否具备并机条件，手动选择负荷分配控制模式”手/自动”开关至“自动”位置；机组自动并入联机程序、启动负荷分配控制。34输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024空冷器风机控制空冷器风机具备自动控制和故障切换功能：当出现震动报警信号时，关闭该支路的所有空冷电机空冷区出口温度高于设定值时，自动启动累计运行时间最短的可用空冷支路。空冷区出口低于设定值时，自动关闭累计运行时间最长的空冷支路。35输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.4.8爆管检测36输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.4.9气路中断控制

针对线路、气源、输出、回路发生意外气流通道中断，产生报警提醒操作员，同时采取部分自动关闭措施。操作员或自动程序未下达阀门动作指令，阀门意外动作均属于误动作，应产生报警，同时事件记录动作触发源和时间。7.4.10系统校时

要求站控系统与调控中心SCADA系统时钟保持一致，所有流量计算机时钟应同步，且与站控系统保持一致。

时钟源为调控中心下达时钟或站场GPS时钟。37输气管道站场自动控制技术要求5/9/20247.5通断检测

调控中心SCADA系统设置数据通信通断监测程序，可自动或手动判断与站控PLC、阀室RTU的数据通信通断情况。站控PLC设有通断监测程序，可自动判断与中心SCADA系统数据通信通断情况，同时支持调控中心远程数据通信通断监测。阀室RTU设有被动通断监测程序，支持调控中心远程数据通信通断监测。在站控HMI上显示通断测试结果，检测到通信中断，产生相应报警，通信恢复正常后报警自动复位。时钟法和0/1法38输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024站场ESD控制功能优先级超越站场过程控制，且不受站场控制模式限制。站场ESD关断分别针对不同类型站场、对应不同的紧急关断对象，包括手动紧急关闭和自动紧急关闭，ESD关闭分为四级。8站场ESD控制级别描述一级全站紧急关闭，站场紧急关闭、隔离后放空二级区域紧急关闭，事故区域紧急关闭，隔离后放空三级局部功能紧急关闭，事故区域紧急关闭，装置紧急停车、站超压关闭四级设备紧急关闭，紧急关闭事故设备，设备紧急停车39输气管道站场自动控制技术要求5/9/20241、全站ESD40输气管道站场自动控制技术要求5/9/20242、压缩机厂房ESD41输气管道站场自动控制技术要求5/9/20243、单机组ESD42输气管道站场自动控制技术要求5/9/20244、超压保护43输气管道站场自动控制技术要求5/9/20244、超压保护44输气管道站场自动控制技术要求5/9/20245、ESD放空阀误开

当任意ESD放空阀在非维护状态下，或未启动站ESD信号，阀位信号由“关”变至“开”状态时，系统自动关闭放空阀两侧最近的可控阀门或机组。45输气管道站场自动控制技术要求5/9/20249站场自动控制全站关闭全站启动分方向/气源关闭分方向/气源启动分输用户关闭分输用户启动

46输气管道站场自动控制技术要求5/9/20249.10辅助系统监控空压机自用气工艺气加热排污放空供配电消防和水冷却阴极保护通风

47输气管道站场自动控制技术要求5/9/20249.11站场火灾和可燃气检测报警系统在站制室、机柜间、配电室、压气站压缩机组装置和压缩机组厂房等处配置相应的火灾检测与报警系统，包括感温、感烟火灾自动报警系统、可燃气体探测器、火焰探测及报警器等。所有火气报警信号将传送到站控系统并上传至调控中心。火灾和气体检测报警系统分为室内火灾检测报警系统和火焰/可燃气体检测报警系统两部分，两部分分别独立设置。火灾和气体检测报警系统独立于站控系统单独设置，当检测点数量较少且与站场控制无关时，允许可燃气探测器直接接入站控系统，但应设置专用的I/O卡。

48输气管道站场自动控制技术要求5/9/20249.11站场火灾和可燃气检测报警系统建筑物火灾报警系统电力电缆温度探测系统厂房可燃气、火焰探测系统站场工艺区可燃气探测系统站场可燃气、毒气泄漏探测系统电缆沟可燃气探测系统分析小屋可燃气、毒气探测系统锅炉房可燃气体泄漏检测燃气发电机房可燃气体泄漏检测厨房可燃气体泄漏检测储瓶间氧气含量检测发电机房火焰检测49输气管道站场自动控制技术要求5/9/20249.11站场火灾和可燃气检测报警系统《陕京输气管道火气系统应用技术要求》Q/SY

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0139-201550输气管道站场自动控制技术要求5/9/202410阀室控制51输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024阀室GOV控制52输气管道站场自动控制技术要求5/9/202411报警数据分级和设定陕京管道控制系统报警/事件信息分为5级：Ⅰ级报警、Ⅱ级报警、Ⅲ级报警、Ⅳ级报警、Ⅴ级报警。所有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级报警信号应由站控系统程序产生，触发声、光报警器发出报警。Ⅳ、Ⅴ级报警可通过站控HMI系统设定设定报警限，在HMI上产生报警。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V级报警需通过短信形式自动发送给预定人员。53输气管道站场自动控制技术要求5/9/202412

HMI监控画面要求站控HMI监控画面要求与调控中心SCADA系统HMI画面风格保持一致。操作系统、办公应用软件、控制应用软件、杀毒软件等均应为正版软件。站控HMI应用软件所提供的数据库点数量应能满足站控系统编程、组态需求。54输气管道站场自动控制技术要求5/9/202412

HMI监控画面要求三级画面要求，功能块选择方式。登陆分系统管理员、工程师、操作员，每一级登陆分设用户名和密码，操作员登陆设定不少于5人。站场简介、站场平面图、站场工艺流程图、站控系统网络结构拓扑图、站控系统数据通信框图、站ESD流程及进程图、ESD/火气系统报警分布图、命令表、数据表、趋势图、报警、事件、登陆等。在画面功能区设有下拉菜单，可通过下拉菜单选择画面。。55输气管道站场自动控制技术要求5/9/2024《陕京输气管道火气系统应用技术要求》Q/SY

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0128流量计设置原则陕京管道所有外输天然气均应进行数量计量，安装贸易计量流量计，其计量系统全部纳入北京天然气管道公司管理。所有进入陕京管道的天然气均应实时接收上游贸易计量流量计数据，同时宜安装监督计量流量计进行数量计量，实时监督上游计量数据。对双向进、出陕京管道系统的天然气均应进行数量计量，安装贸易计量流量计，其计量系统全部纳入北京天然气