基于网络化油田联合站安全监视监控系统_远程油田监控系统

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基于网络化油田联合站安全监视监控系统

孙天祥1 杜晓毅2 张乃禄3 魏磊3 l延长油田定边采油厂2大庆油田采油六厂3西安石油大学电子工程学院

摘要：针对延长油田定边采油厂集输联合站工艺流程和安全生产要求，开发基于智能网络化的联合站安全生产监视监控系统。该系统采用工业以太网与现场总线技术，构成联合站生产工艺参数与设备状态监控和生产过程实时视频监视系统，实现联合站生产过程安全监视监控和生产事故预警预报。运行表明，系统大大提高了联合站生产过程自动化、安全生产保障能力与安全管理水平，具有典型的应用示范作用。

关键词: 联合站；安全监控；系统开发前言

采油厂集输联合站是进行油气水分离外输、污水处理、原油含水分析、油田气处理等的综合性生产工艺流程枢纽。站区内压力容器密布，油气管道纵横，生产过程相对复杂，生产和储运的易燃、易爆物质，及有毒、有害、有腐蚀物质都具有潜在危险，事故风险高，安全生产难度大，一旦发生事故就会造成巨大的灾难和经济损失。随着“3C”技术的发展，油田集输联合站生产过程的监视监控和管理一体化成为油田自动化的发展方向[1-z]。结合延长油田定边采油厂集输联合站工艺流程和安全生产要求，采用工业以太网与现场总线技术，开发基于智能网络化的联合站安全监视监控系统，以实现联合站生产过程安全监视监控和生产事故预警预报。联合站工艺流程和系统需求分析 2．1工艺流程

联合站工艺流程为：单井来油进入翻斗计量分离器一翻斗计量分离器出油进入三相分离器一三相分离器出油进入换热器一换热器出油进入沉降罐一沉降罐出油进入储油罐。

2．2 系统需求

联合站站内监控的流程主要以原油的输送、加热、分离、储存以及污水处理为主。监控的设备主要包括原油储罐、三相分离器、锅炉、各类动力泵和管道系统等，各流程监控点监控温度、液位、压力、流量和可燃气体浓度等参数，各设备监控点主要监控电机的启停及状态等。视频监控主要包括整个站区室内的分离器区、注水区、油罐区、卸油区、汽车衡区和办公区，人员以及车辆出入等状况的视频监视。安全监视监控系统组成与实现 3．1系统组成安全监视监控系统包括生产工艺参数与设备状态监控和生产过程实时视频监视，重点监控生产工艺流程、装备和现场环境。系统整体设计分为监控层、控制层和设备层三部分。系统整体组成如图1

3．2系统实现

(1)监控层。监控主机选择2台研华公司工业控制计算机IPC一610H，带有RS一232C标准通讯接口、以太网卡及打印机并行口。利用CP561l网卡提供的Profibus—DP通讯接口，将2台IPC通过Profibus电缆连接起来。监视系统选择16路数字硬盘录像机，6台带云台的El夜型摄像机及控制键盘。将2台监控主机与数字硬盘录像机用工业以太网连接，构成基于双机冗余的监视监控系统。

(2)控制层。选用西门子S7—300系列PLC(CPU314C--2DP)。CPU模块带有模拟量和数字量控制，可以完成储油罐液位检测控制，电机、系统启停操作和状态显示等功能。附加的4个SM331模块完成了现场各种模拟量信号检测的功

能，数据传输信号为4一-．20 mA模拟电流信号。每台摄像机配备解码器，完成视频信号的数字化转换及数据压缩。

(3)设备层。选择智能型传感器及仪表，完成工艺过程温度、压力、流量、液位等参数和安全状态的检测与远传，是监控系统与生产过程的接口。安全监控系统软件设计

(1)上位监控系统软件采用双机冗余系统，具有工程师站和操作员站。工程师站完成系统组态、开发和监视功能，操作员站完成系统运行监视功能。根据工艺流程的需要，开发系统主流程画面、卸油罐画面、储油罐画面、三相分离器画面、污水处理和注水画面、事故预警报警画面，以及联合站的各种生产报表。通过菜单操作，可以任意切换画面，获得各个流程更详细、具体、全面的数据和信息。

(2)下位机软件使用SlEMENS公司S7—300PLC组态软件STEP7设计。程序主要由组织块OB、功能块FB、功能函数FC和数据块DB等构成。在程序设计上采用查询与中断相结合的方式。模拟量信号采集子程序、控制调节子程序、预报警子程序都放在主程序模块OBl中。储油罐的液位控制由STEP7的一个内部PID功能模块(FB41CONT—C)分别完成。

(3)数字硬盘录像机使用自带软件。包括视频数据采集与压缩录像、云台控制、接入报警，同时在原有软件基础上作出调整：

①将播放器的快播5倍改为10倍(要求连续快播。不断帧)； ②做格式转换器，将该格式转换为MPEGl或MPEG2； ③播放器可分三级放大(3个不同大小的图面)以供选用； ④在播放器中有文件编辑功能，文件名可以自我设定。系统功能与特点 5．1系统功能 该系统功能包括：

①实时动态地显示分离器油水界面，以及油罐液位等设备的测量数据； ②通过工程浏览器可实现数据远传及修改设置参数等功能； ③检测参数实时数据趋势和历史数据趋势显示功能； ④生产事故预警和状态报警功能；

⑤PID控制器实现缓冲罐液位的自动控制；

⑥手动自动录像、异动侦测录像及探头报警录像； ⑦视频监视和检索

同步，以多种方式对录像文件和图片进行检索。5．2 系统特点

该系统特点有：①系统运行安全可靠。双机冗余、热机备份，具有工程师站和操作员站功能。故障突发时，系统会提示操作员并自动切换，提高了系统可靠性。②系统网络化。监控系统与监视系统网络互联，提供数据查询与信息分析的平台，及时了解监测现场情况。③可维护性强。采用模块化结构设计，维护时只对相应的模块进行调整即可，不必改变软件结构。结语

延长油田定边采油厂联合站安全监视监控系统于2009年10月投入运行。实际生产运行表明，该系统实现了联合站生产过程安全监视监控和生产事故预警预报，大大提高了联合站生产过程自动化、安全生产保障能力与安全管理水平，降低了采油厂生产管理成本，具有典型的示范效应和推广价值。