天然气井场_集输站在线安全监测报警系统设计(1)

自动化测试

计算机测量与控制.2005.13(2) ComputerMeasurement&Control

中图分类号:TP274 文献标识码:B

#111#

文章编号:1671-4598(2005)02-0111-02

天然气井场/集输站在线安全监测报警系统设计

郑 宏

(电子科技大学自动化工程学院,四川成都610054)

摘要:简要介绍了建设天然气井场/集输站在线安全监测与报警系统的必要性和现实意义。通过对几种泄漏检测技术的对比分析,提出了以可燃气体探测器为主,软件分析为辅的符合井场/集输站在线检测方案。结合工程实际,详细阐述了实现天然气井场/集输站在线安全监测报警系统的结构设计、功能设计、硬件设备选型、软件实现和现场探头布点原理和方法。结果表明该方法行之有效,值得推广。

关键词:泄漏检测;监测报警系统;硬件选型;探头布点设计

Designofon-lineSafetySurveillanceandAlarmSystemforNatureGasWellandStation

ZhengHong

(AutomationEngineeringSchool,UniversityofElectronicScienceandTechnology,Chengdu 610054,China)

Abstract:Theneedandrealismofsettingupon-linesafetysurveillanceandalarmfornaturegaswellandcollection-transportstationsareintroducedbrieflyatfirst.Thenamix-projectispresentedusinggas-burnabledetectorandsoftware-analyzingassistantispresented.Integratedwiththesafetyandalarmsystemengineeringpractice,thestructureandfunctiondesignaredescribedindetail,hardwareselectionandsoftwarerealizationarecompleted,andtheprincipleandwaysofsensordisposingareintroduced.

Keywords:leak-detection;surveillanceandalarmon-line;hardwareselection;sensordisposing

0 引言

在我国,天然气的泄漏不仅造成了直接的经济损失,而且也是易燃易爆之源,这给采输气安全生产带来了巨大的潜在隐患。目前我国对天然气泄漏检测绝大部分仅仅依靠定期检查和人工巡查,其准确性、及时性和可靠性极差,在我国大力推行HSE(Health-Safe-Environments)建设和"以人为本,科学采输"的今天,利用现代发达的科学技术手段及时准确地在线监测采输气流程中的天然气泄漏,成为摆在我们面前的重大课题。特别是在重庆开县12123重特大井喷事故的教训下,作好天然气井场、集输站的在线安全监测报警尤为迫切和必要。而此类系统还未见在天然气井场、集输站系统应用。基于此,本文提供了一种先进实用、稳定可靠、满足天然气井场、集输站在线安全监测与报警系统的设计。

可检测浓度范围大。缺点为:难以进行在线实时的连续检测。112 直接检测法Ⅱ--可燃气体监测器法

它通过扩散作用从空气中取样,利用催化氧化原理产生一种与可燃气体浓度成正比例的信号,一般可将可燃气体浓度爆炸下限的20%确定为低报警,40%确定为高报警,该浓度信号可以直接接入PLC或者RTU,进行连续采集。适合于定点的泄漏检测。

113 间接检测法Ⅰ--流量/压力变化(质量/体积平衡)

此法在管道的入口和出口设置压力和流量测量设备,如果所测压力或流量的变化幅度大于预设值,则发出泄漏报警。这种方法虽然简单,但成本较高,但不能准确定位,而且误报率较高。适合于长输管线的泄漏检测。114 间接检测法Ⅱ--动态模型分析

该法用数学模型模拟管道中气体的流动,依据模型的计算值和测量值的差距判断泄漏。模型采用的方程包括质量平衡、动量平衡和流体状态方程等。该法需要在管道的入口、出口及沿线测量流量及压力,测量点越多,效果越好。动态模型法的优点为:对泄漏的敏感性好,可以定位,可以连续检测,但误报率高,成本高。比较适合于长输管线的泄漏检测。

115 间接检测法Ⅲ--压力点分析(PPA)

PPA在管道沿线设点检测压力,采用统计的方法分析检测值,提取出数据变化曲线,并与管道、阀门处于正常运行态时的曲线进行比较。如果偏离正常的曲线,则表明有泄漏发生。可以检测到超过流量3117%的泄漏。适合于长输管线的泄漏检测。

116 间接检测法Ⅳ--声波检测法

因泄漏产生大于20kHz的振荡,可以由相应的传感器检测到。检测器通过记录信号的强度对泄漏源进行精确定位。较

1 泄漏检测技术选择

泄漏检测的方法有多种,根据泄漏检测原理,可分为直接检测法(根据泄漏的介质)和间接检测法(根据泄漏引起的管道流量、压力等输送条件的变化和泄漏引起的声、光、电等变化)[1]。111 直接检测法Ⅰ--火焰电离检测器法

该方法的基本原理为在电场存在的情况下,气态烃类在纯氢火焰灼烧下产生带碳的原子,碳原子被收集到一个电极板上并计数,当碳原子的数量超过预设值时,则检测器报警。该方法的优点为:灵敏度高,只要1m3中含有118@10-6m3的可燃气体就可以检测到;响应快,典型时间为2s;抗干扰能力强;

收稿日期:2004-05-19; 修回日期:2004-06-18。

作者简介:郑宏(1970-),重庆市人,讲师,在职博士生,主要从事计算机控制与管理系统,数字化气田、可穿戴计算等方向的研究。

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适合于长输管线的泄漏检测。

计算机测量与控制 第13卷

闭、风机的启停等。同时,RTU还将采集到的值通过RS232或RS485接口传给通信系统。21213 通讯子系统

通讯系统主要由无线GSM/GPRS模块构成,采用其数据业务进行数据传输,以使数据的传输具有很高的实时性(有报警时才向上传,无报警时按时段用短消息向上进行传输气体浓度);同时为了更一步加强数据传输的可靠性,对有电话的地方可配备有线MODEM,这样,当无线通路出现问题时,还可以通过有线MODEM利用电话线进行数据传输。该系统的主要功能是完成中心平台控制系统和现场的数据传输。该系统在现场和中心平台控制系统各有一套,现场的传输系统负责现场与中心平台控制系统的通讯。

除各场站与监控中心的通信平台以外,还设置了现场站点向站场值班人员的有线电话/无线手机自动拨号的语音/短信报警;监控中心调度室向相关领导、技术人员自动拨号的语音/短信报警,以完成事故的及时处理。21214 监控中心

监控中心是整个在线监测系统的中枢,在这里完成整个区域范围内井场、集输站的安全监控与管理工作。由监控中心监控主机、信息中心主机组成。

(1)提供现场监控的预警信息,确保天然气井场、集输站的安全、正常的运行。

(2)以共享数据和综合数据库为基础,建立天然气集输站场安全防范集中管理系统,实现闭路电视监控与系统故障、防盗报警及各类报警信号的监测,实现气井场、集输站的全面综合智能监控管理。

(3)建立站场消防报警系统,及时发现并报告火情,控制火灾的发展,确保人身安全,减少财产的损失,将火灾消灭在萌发状态。

(4)实现天然气站场报警信息的实时收集、存贮、传递、统计、分析、综合、查询以及报表输出,提高现场监控的及时性和可靠性;另一方面为领导监督管理、预防事故和安全决策提供数据信息依据。以加强各职能部门领导的科学管理能力。213 系统硬件选型

根据该系统的特殊要求及现有技术,本着经济实用、稳定可靠的原则,确定了该系统主要设备的选型如下。

通过对上述泄漏检测技术的对比分析,结合天然气井口/集输站的气体泄漏特点,选择可燃气体监测器法为主,辅以相应的决策分析软件,即可构建一套完整实用的天然气井口/集输站的在线监测报警系统。

2 系统设计

在该系统的设计过程中,特别注意并仔细考虑了如下几个问题:

(1)天然气井场、集输站为易燃易爆区域,必须考虑系统的本安 …… 此处隐藏：5103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……