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燃气无人值守场站方案

产品背景
关键技术
建设内容
产品介绍及建议
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应用案例

产品背景

随着天然气市场不断发展,越来越多的燃气企业要求对燃气场站的安全运行情况、运行压力、流量及现场的环境情况等数据实施动态监测、远程遥控管理。现有的长输管道及城镇燃气场站一般均为有人值守场站,随着社会的发展,为建设节约型社会,应推广无人值守天然气场站。无人值守天然气场站相对于常规的天然气场站,具有节省建设用地,节约投资费用,节省管理成本,节省人力资源及运营费用等优势,并能实现动态监测,远程遥控,提高调度效率,因此天然气场站的无人值守化必将是未来主流趋势,然而天然气行业为易燃易爆高危行业,具有特殊性,无人值守化将对天然气企业带来较大的自动化智能化的应用挑战和管理难度,积成电子通过20余年的燃气行业自动化信息化从业经验,在无人值守场站方面积累了大量的经验和技术基础,为燃气公司设计了一套针对无人值守场站的主辅一体化管控平台,结合冗余网络、AI自控、可靠工艺及先进的智能视频技术、激光探测技术、传感器技术,使无人值守的天然气场站建设成为可能。

基本原则

建设基本原则:全面感知,远程可控

无人值守场站建设采用先进传感技术对场站设备状态参量、安消防、环境、动力等进行全面采集,体现“先进实用、方便一线、高效运检”的原则,建设“ 状态全面感知、操作一键顺控、设备自动巡检、主辅设备智能联动、设备诊断高度智能、运检效能大幅提升 ”的智能场站,深入推进场站运维管理智能化、现代化,提升场站安全水平,提高场站运检质量,大幅增加运维效益。

改造基本原则:尽量少的改动原有工艺设备,以能够实现功能改变主控系统控制逻辑、保证控制可靠性、稳定性为基本原则。

无人场站改造原则

一、通过必要的工艺改造确保生产安全运行

对工艺流程进行必要改造和升级,根据需要增加检测点和控制回路另外,还要对整个生产工在出现故障时进行事故流程分析并确定改造措施。

设置合理的超压放空和紧急泄放等手段,根据操作人员物理位置与无人值守站场的距离情况,合理计算确定PST时间,该实现切断的流程远程切断设置切断阀,该停止上游设施的通过控制中心实现停止,为无人值守的站场在事故状态下争取更多的操作人员到达现场进行人工处理的时间,使工艺过程的设计达到本质安全的目的。

原则:尽量少的改动原有工艺设备,以能够实现功能改变主控系统控制逻辑、保证控制可靠性、稳定性为基本原则;

二、通过自控升级实现无人值守

根据SIL等级划分的结果确定检测仪表及控制系统的配置方案。结合生产的实际需要,对以往设计的仪表回路进行升级,需要冗余设置的仪表冗余设置;需要冗余设计的控制系统更换成冗余的控制系统。通过对整个自控系统的前后端的升级,到达自控系统的高安全性和高可用性,为场站中、小型站场的无人值守操作模式打下坚实的基础。

三、设置生产辅助系统保障无人值守生产

按照传统的站场值守模式,操作工人定时都要根据预设的巡检路线对关键的生产节点进行例行的巡检,采用无人值守模式后,由于站场内不再设置操作人员,例行的巡检也不可能再按照以往的模式进行。从而使管理者内心深处产生对现场生产的情况不能及时了解的顾虑。为此,在站场内设置工业电视监控系统还是十分必要的,通过在关键部位设置摄像机,可以实时监视现场的运行情况,对可能出现风险的部位进行重点监视。并且通过视频预警可以将事故信息及时反馈到远程操作人员处,从而解决现场巡检的问题。通过在站场周边设置周界入侵报警系统,可以很好地解决无人值守站场非法入侵问题,为站场无人值守提供更深层面的防护。

构建一套智能、完整的场站泄漏监控系统,针对常见的几种泄露形式,从不同视角获得现场的天然气浓度、影像资料,实时监控隐患,综合评估风险。

保障场站运行的电力、水、锁控系统的监测与远程控制,事故后的消防、安防联动措施等。

关键技术

主辅一体化建模

系统提供所见即所得的建模能力,在图形生成过程中实现自动建模填库,并根据图形连接关系将工艺设备拓扑关系自动映射到系统模型中,极大地减少图模维护工作量。同时,主辅设备模型统一设计,从根本上消除了主辅设备自动化系统间的信息壁垒。

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主辅设备一体化监视

同时采集站控、泄露、视频监控、周界等相关辅助设备信息,与主设备监控信息深度融合,实现场站主辅设备一体化监控,全方位信息开展设备状态评价与分析,保证场站运行安全可控。

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综合智能告警

根据设备故障研判规则实时研判设备状态,识别设备异常按照“级别、时间、设备、事件、原因”生成完整告警事件,并按告警等级向运维人员进行告警提示,后将智能化合成的等级信号推送至相应监控画面,提高监控信号的敏感度。

主辅设备智能联动

自动接收联动信号并监视联动触发条件,当满足联动触发条件后,立即选择相应的联动策略,顺序控制相关辅助设备实现智能联动,支持就地异常处置或提供决策支持。

视频监控与联动

实现站内摄像头远程控制,满足远程监视站内设备和环境状态的需求,同时实时接收一体化监控平台联动控制命令,智能联动视频进行辅助分析。

智能巡检

预先设定的自动巡检计划与巡检点位,控制机器人及视频摄像头自动采集现场数据,综合多源数据分析与图像识别技术,实现各种业务场景的自动巡检并生成报告,提高巡检密度与效率。

现场要求

因天然气场站的行业特殊性和无人值守的管理模式要求,对现场的网络及工艺等有较高的要求。

网络方面

场站与调度中心之间的网络需采用光纤专线的方式,且需增加无线备用通道,从而达到双通道冗余网络通信的能力。

工艺方面

所有工艺设备均需采用可靠稳定的品牌和型号,包括变送器、流量计、调压器、过滤器、电动执行机构等等。

必要的压变、温变需同区域多点位布置,系统可多元研判,从而达到识别个别设备故障导致的异常误报警的目的。

调压器需选用带状态反馈信号的产品。

电动执行机构一般均为全开全闭型,无法自动控制的执行机构更换为可远控执行机构。

建设内容

软件系统平台

主辅一体化管控平台,包括:

AI自控子系统、场站BIM三维子系统、激光泄漏监测子系统、安防周界子系统、门禁管理子系统、动环监测子系统、火气监控子系统、场站巡检管理子系统、远程喊话系统、自控系统建设。

建设冗余的PLC控制系统,其中CPU单元、通讯模块、电源均为冗余配置,采集、处理现场工艺数据,并按运行规则实现自动逻辑联锁控制,亦可远程控制,通过光纤与调度中心通讯,实现远程监测与控制。必要的电源、通讯线路上配置防浪涌装置和安全隔离栅,对系统进行防护。

前端安防设备

根据场站规模,配置相应的安防设备,包括摄像头、电子围栏、门禁等。摄像头与电子围栏实现联动,同时高清摄像头分布合理,可在调度中心通过摄像头观察变送器与机械表的显示数值,进行对比检查。

激光泄漏探测设备

构建一套智能、完整的场站泄漏监控系统,实现全景云台自动巡检监控、双向校核、漏点确认,针对常见的几种泄露形式,从不同视角获得现场的天然气浓度、影像资料,实时监控隐患,综合评估风险。

传感器仪表

根据场站的实际需求,配置温湿度传感器、烟雾传感器等监测设备,为运行状况的实时监测、异常报警及联锁控制提供基础条件。

产品介绍及建议

自控(改造+扩容)

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① 数据采集、处理及控制功能、流量计报警、电气系统信号、电动阀的综合信号;以及设备故障诊断代码功能。

②支路联锁功能,包括过滤、计量支路的备用切换功能,包括一用多备、多用一备、多用多备模式;

③综合报警功能,分为三级报警体系,综合设备本体、参数越限、功能计算、系统分析五个层面,建立完整的逻辑报警树,并将一级报警单独综合成报警光字牌;

④供气状态辅助分析功能,包括回路状态监测、进站压力工况分析、出站压力&流量综合工况分析、线路压降分析等;

⑤多支路联动功能:主要实现了多条支路的协调控制、负载自动分配、故障热备切换功能,可选手动控制、自动控制两种操作方式超精准和高稳定性控制;

⑥信号的冗余反馈功能,增加压力信号多取中和流量二取二功能,提高的设备容错率;

改造建议:

原有PLC系统不做改动,保证原有系统的正常运行,修改原有自控程序逻辑和通讯,增加网关实现与调度中心的通讯与控制;

增加扩展PLC系统与增加的工艺点及辅助系统的联动功能,并实现与调度中心及当地站控的通讯。

进出口压力仪表增加冗余仪表,保证无人值守下的设备安全保障。

场站BIM<三维子系统(选建)

场站BIM三维平台以场站三维模型为基础,与各类油气场站生产流程相结合,形成一套功能覆盖资源管理、工艺流程、检维修预警、隐患管理、生产安全培训、可视化预案、模拟演练的二三维一体化平台。

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激光泄漏监测监控子系统(新增)

通过激光泄漏监测,构建一套智能、完整的场站泄漏监控系统,针对常见的几种泄露形式,从不同视角获得现场的天然气浓度、影像资料,实时监控隐患,综合评估风险。

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视频监控子系统

视频监控子系统是无人值守场站辅助系统综合监控平台的基础,主要负责对全站重要设备、安装地点及周界环境进行全天候的监视,并可以与安防子系统、门禁子系统等进行无缝集成,当上述子系统发生警情时,均与视频监控子系统联动,可以联动云台摄像机预置位瞬间定位到报警现场、联动摄像机抓拍报警画面,联动摄像机对报警现场进行实时录像,方便进行事后查询取证。

改造建议:增加工艺区及周界联动球机4台。保证工艺区四方位无死角覆盖和事故、周界报警的联动功能。

智能AI视频分析子系统(选配)

AI视频分析系统软件,结合摄像头对视频监控图像进行分析

-人员统计

-人员着装、行为规范检测

-人脸识别

-异常行为报警

-物体识别

-明火检测

火气子系统(新增)

火气系统是针对火灾和气体探测的安全管理系统,通过现场的消防按钮、烟、火、可燃气体、有毒气体的检测信号的采集,经过软件逻辑输出来控制报警器、阀门以及风机等。

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动环监测子系统(选配)

动环监测子系统可根据场站的实际需求,配置温湿度传感器、烟雾传感器、水浸探头等环境监测设备,这些环境信息通过信号处理单元实现数据集中上传。并可以以电子地图、表盘等多种方式实时显示并记录每个环境传感器及UPS等动力单元所检测到的数值,显示短时间段内的变化情况曲线图。

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安全防范子系统(选配)

电子围栏对场站站的周界进行报警防范。可追加与视频的联动;电子围栏不但可以检测闯入情况,还可以起到一定的阻挡防范和威慑作用。当发生防盗报警时,联动视频进行进一步的监视。

门禁管理子系统(选配)

门禁管理子系统,主要负责记录人员出入情况,通过授权,持卡人可以通过刷卡,进出不同的场站,电子门禁系统与传统机械锁共同使用,确保前端场站进出安全。在监控中心,集中管理软件集成了门禁管理功能,可以浏览门禁记录,查询门禁事件,通过设置实现门禁联动集中布撤防功能表,软件远程开门。

智能灯光子系统(选建)

智能灯光控制子系统与视频子系统的视频服务器相连,通过云台控制协议实现与对应摄像机的灯光联动控制。

巡检管理子系统(选配)

巡检管理服务端、APP结合,支持对场站巡检人员的管理,固化站内巡检流程,辅助基层场站开展设备检维修,将日常巡检变为周期巡检,对场站内的正常运行及隐患状态进行监管,并自动统计生成相关报表,提升基层工作效率及巡检的可靠性。

应急联动子系统(选配)

安全评估、考核,通过站内巡检数据、隐患数据、设备状态等相关数据形成安全评估报告,紧急情况可与周边抢维修队伍联动,共同保障场站安全。

应用案例

港华燃气
港华燃气