李鴻鵬 石鵬 孫勇泉 許永臻 戴建煒 劉長(zhǎng)鴻

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸廈門(mén)輸氣分公司

摘要：西氣東輸實(shí)行“集中監(jiān)視”模式以來(lái)，隨著自控系統(tǒng)升級(jí)改造及場(chǎng)站改擴(kuò)建，場(chǎng)站上位機(jī)報(bào)警信息逐漸增多，增加了基層值班人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息的研判難度。提出對(duì)上位機(jī)報(bào)警信息實(shí)施分級(jí)管理，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝及各專(zhuān)業(yè)設(shè)備報(bào)警信息的嚴(yán)重程度進(jìn)行三級(jí)管控，減少了低風(fēng)險(xiǎn)報(bào)警對(duì)值班人員的干擾，提升了報(bào)警信息的直觀性和現(xiàn)場(chǎng)的安全性。

關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)；場(chǎng)站上位機(jī)；報(bào)警分級(jí)；分級(jí)管控

西氣東輸通過(guò)實(shí)施“集中監(jiān)視”管理模式，將基層場(chǎng)站關(guān)鍵工藝和設(shè)備報(bào)警信息采集并上傳至上海生產(chǎn)調(diào)度中心，由調(diào)度中心集中負(fù)責(zé)場(chǎng)站關(guān)鍵工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視，場(chǎng)站騰出精力進(jìn)行其他作業(yè)和異常情況處置[1]。一定程度上解放了基層場(chǎng)站人員值班壓力，可以抽出更多的時(shí)間與精力投入到現(xiàn)場(chǎng)“運(yùn)維檢”一體化作業(yè)中。在場(chǎng)站站控系統(tǒng)上位機(jī)界面，由于各種原因，過(guò)多的低風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別報(bào)警信息長(zhǎng)期存在，關(guān)鍵報(bào)警夾雜在諸多低級(jí)別報(bào)警中，對(duì)值班人員正確研判現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息造成了一定干擾[2]。

針對(duì)以上問(wèn)題，根據(jù)場(chǎng)站上位機(jī)報(bào)警信息嚴(yán)重程度分級(jí)，制定相應(yīng)的聯(lián)鎖提示措施，減少非緊急、低級(jí)別報(bào)警對(duì)值班人員的干擾，以充分發(fā)揮報(bào)警在保障現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)中的作用。

1  報(bào)警信息概述

1.1  SCADA報(bào)警類(lèi)別

（1）過(guò)程類(lèi)報(bào)警。工藝運(yùn)行參數(shù)超出了安全設(shè)定范圍的報(bào)警，如壓力、溫度或者液位等參數(shù)超限。

（2）安全類(lèi)報(bào)警�？扇�?xì)怏w泄漏檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)警、火焰報(bào)警、超聲波/激光云臺(tái)泄漏檢測(cè)等。

（3）系統(tǒng)類(lèi)報(bào)警。SCADA系統(tǒng)的軟硬件故障報(bào)警，或者是第三方設(shè)備與SCADA系統(tǒng)間通訊狀態(tài)報(bào)警等。

（4）提示類(lèi)報(bào)警。及時(shí)提示操作人員進(jìn)行操作調(diào)整，避免產(chǎn)生事故事件。如過(guò)濾分離器差壓偏大、流量計(jì)聲速偏差偏高、色譜分析儀未歸一化值不在合理范圍內(nèi)等。

1.2  報(bào)警信息采集原則

（1）全面性。采集數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)包含設(shè)備關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)、故障報(bào)警信息和控制邏輯關(guān)鍵過(guò)程數(shù)據(jù)點(diǎn)信息，以使上位機(jī)能集中全面展示生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)及異常報(bào)警信息。

（2）準(zhǔn)確性。報(bào)警應(yīng)準(zhǔn)確顯示異常變化信息，直觀反映出報(bào)警的具體內(nèi)容，避免產(chǎn)生無(wú)關(guān)報(bào)警信息或出現(xiàn)過(guò)多連帶報(bào)警信息。

（3）安全性。應(yīng)根據(jù)報(bào)警信息對(duì)于管道、站場(chǎng)安全和可靠運(yùn)行的影響程度劃分報(bào)警級(jí)別，不同級(jí)別報(bào)警應(yīng)明確區(qū)分，突出重要報(bào)警信息，提示值班人員做出必要反應(yīng)。

1.3  報(bào)警分級(jí)

當(dāng)場(chǎng)站系統(tǒng)出現(xiàn)不正常指標(biāo)或意外情況時(shí)，通過(guò)聲音、視覺(jué)形式，以消息或其他標(biāo)識(shí)符通知值班人員。為便于值班人員鑒別報(bào)警嚴(yán)重性，避免報(bào)警信息過(guò)多時(shí)無(wú)法及時(shí)判斷和處理[3]。根據(jù)報(bào)警嚴(yán)重性和危害性，將報(bào)警分為三級(jí)進(jìn)行管理。

（1）I級(jí)報(bào)警。為最高等級(jí)報(bào)警。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的異常變化已經(jīng)或正在影響或威脅管道、站場(chǎng)的安全運(yùn)行，報(bào)警產(chǎn)生后應(yīng)立即采取應(yīng)急處理措施，同時(shí)將報(bào)警信息上傳至上海調(diào)度中心。

（2）II級(jí)報(bào)警。屬重要事件報(bào)警。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的異常變化將要影響或威脅管道、站場(chǎng)的安全運(yùn)行，報(bào)警產(chǎn)生后應(yīng)快速采取應(yīng)急處理措施，值班人員及時(shí)排查并處理故障。

（3）III級(jí)報(bào)警。屬于低級(jí)別一般性事件報(bào)警。發(fā)生的異常變化可能會(huì)影響或威脅管道的安全運(yùn)行，報(bào)警產(chǎn)生后需引起重點(diǎn)關(guān)注。值班人員需對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行核實(shí)和進(jìn)一步處理，避免報(bào)警持續(xù)存在可能會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)運(yùn)行造成影響。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)管線和場(chǎng)站實(shí)際運(yùn)行工況，結(jié)合設(shè)備與工藝綜合考慮，進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)定、報(bào)警分級(jí)和畫(huà)面優(yōu)化工作[4,5]，做到科學(xué)合理有效。

2  上位機(jī)報(bào)警分級(jí)管理

上位機(jī)系統(tǒng)作為SCADA系統(tǒng)人機(jī)界面最為直觀的一環(huán)，其采集的數(shù)據(jù)應(yīng)滿足管道監(jiān)控的需求，包含運(yùn)行工藝、機(jī)械設(shè)備、儀表自動(dòng)化系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、陰保系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、壓縮機(jī)組的過(guò)程參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)。

2.1  上位機(jī)畫(huà)面通用原則

（1）上位機(jī)應(yīng)做到界面風(fēng)格統(tǒng)一、簡(jiǎn)潔實(shí)用，描述簡(jiǎn)單直觀、通俗易懂，不同的畫(huà)面中相同類(lèi)型或級(jí)別的文字大小格式應(yīng)統(tǒng)一。

（2）畫(huà)面中涉及的計(jì)量單位均為國(guó)際單位。

（3）畫(huà)面中變量小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)原則上按儀表精度顯示，可根據(jù)數(shù)據(jù)使用需求對(duì)小數(shù)點(diǎn)后的位數(shù)進(jìn)行調(diào)整。小數(shù)點(diǎn)使用的優(yōu)先原則等級(jí)為：工藝需求、使用需求、儀表精度。如表 1所示。

表 1 變量小數(shù)保留位及單位對(duì)照表

2.2  報(bào)警分級(jí)內(nèi)容

（1）工藝系統(tǒng)。工藝系統(tǒng)報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括壓力、溫度、差壓和液位等。

I級(jí)報(bào)警：將會(huì)對(duì)干線轉(zhuǎn)供或者下游用戶分輸造成較大影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)對(duì)管網(wǎng)整體運(yùn)行工藝產(chǎn)生不利影響。包括干線轉(zhuǎn)供壓力偏低（低低報(bào)）或偏高報(bào)警（高高報(bào)），以及場(chǎng)站分輸中斷和轉(zhuǎn)供中斷報(bào)警。

II級(jí)報(bào)警：包括場(chǎng)站分輸出站壓力偏低或偏高報(bào)警，分輸出站偏低，可能會(huì)對(duì)下游用戶輸配氣工藝或者設(shè)備造成不良影響；分輸出站壓力偏高，除對(duì)下游用戶輸配氣工藝或設(shè)備造成影響外，還有可能造成場(chǎng)站調(diào)壓系統(tǒng)超壓切斷或者分輸控制效果不穩(wěn)定等問(wèn)題。

（2）機(jī)械設(shè)備。機(jī)械設(shè)備報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括氣液聯(lián)動(dòng)閥、電動(dòng)閥、安全截?cái)嚅y、監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥、加熱爐以及機(jī)組輔助設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及過(guò)程參數(shù)。

I級(jí)報(bào)警：直接影響現(xiàn)場(chǎng)工藝或者單體設(shè)備的安全平穩(wěn)運(yùn)行。包括關(guān)鍵閥門(mén)的非正常狀態(tài)報(bào)警，如正常處于常開(kāi)狀態(tài)的閥門(mén)設(shè)置非全開(kāi)狀態(tài)和全關(guān)狀態(tài)；安全聯(lián)鎖設(shè)備參數(shù)超限報(bào)警，如排污管液位超高或者壓力超限，壓縮空氣系統(tǒng)壓力低低報(bào)警等。

II級(jí)報(bào)警：系統(tǒng)運(yùn)行開(kāi)始初步偏離正常狀態(tài)。包括輔助設(shè)備的參數(shù)超限（高報(bào)、低報(bào)等），如過(guò)濾分離器差壓偏高、冷卻水壓力或者流量偏低等。

（3）儀表自動(dòng)化。儀表自動(dòng)化系統(tǒng)報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括PLC系統(tǒng)、ESD系統(tǒng)、第三方通信、電控單元、消防儀表系統(tǒng)、清管指示器、閥室門(mén)禁等。

I級(jí)報(bào)警：包括會(huì)直接導(dǎo)致SCADA系統(tǒng)失效的關(guān)鍵硬件故障（如CPU板卡故障或者機(jī)架故障）、會(huì)致使干線截?cái)嗟碾娍貑卧�大事件�?bào)警（高壓、低壓或者壓降速率大事件報(bào)警）和威脅場(chǎng)站安全的消防儀表系統(tǒng)報(bào)警等。

II級(jí)報(bào)警：包括會(huì)導(dǎo)致SCADA系統(tǒng)局部失效的硬件或回路故障、電控單元小事件報(bào)警和消防儀表系統(tǒng)本體設(shè)備故障等，影響系統(tǒng)無(wú)法正常工作或存在故障嚴(yán)重程度繼續(xù)擴(kuò)大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

（4）電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括壓氣站變電所系統(tǒng)、分輸站高壓系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)組、UPS系統(tǒng)、低壓配電系統(tǒng)、電加熱器系統(tǒng)、閥室太陽(yáng)能供電系統(tǒng)、閥室/站場(chǎng)高頻開(kāi)關(guān)電源供電系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備、SVG等。

I級(jí)報(bào)警：包括導(dǎo)致發(fā)電、供電、配電和用電四大系統(tǒng)功能失效的報(bào)警點(diǎn)。

II級(jí)報(bào)警：包括四大系統(tǒng)局部故障或者參數(shù)波動(dòng)信息。

（5）計(jì)量系統(tǒng)。計(jì)量系統(tǒng)報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括流量計(jì)、色譜分析儀、水露點(diǎn)分析儀、硫化氫分析儀等設(shè)備以及能量計(jì)量相關(guān)參數(shù)。

I級(jí)報(bào)警：會(huì)影響貿(mào)易計(jì)量流量計(jì)本體關(guān)鍵部件故障或者通訊故障。

II級(jí)報(bào)警：流量計(jì)本體的B類(lèi)報(bào)警故障，以及相關(guān)輔助設(shè)備的責(zé)任報(bào)警、通訊故障等。

（6）陰保系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。陰保系統(tǒng)報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括恒電位儀運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。西氣東輸將周界報(bào)警系統(tǒng)納入通信專(zhuān)業(yè)進(jìn)行管理。

由于陰保系統(tǒng)面臨的環(huán)境各異，參數(shù)波動(dòng)影響因素較多，無(wú)法進(jìn)行一概而論的評(píng)判，故將陰保系統(tǒng)的硬件設(shè)備故障作為II級(jí)報(bào)警，其余報(bào)警作為III級(jí)報(bào)警進(jìn)行處理。

（7）壓縮機(jī)組。電驅(qū)壓縮機(jī)組報(bào)警主要采集數(shù)據(jù)點(diǎn)包括壓縮機(jī)、本體變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、干氣密封系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)、去離子水系統(tǒng)；燃驅(qū)壓縮機(jī)組包括壓縮機(jī)本體、燃機(jī)、干氣密封系統(tǒng)、潤(rùn)滑油系統(tǒng)、工藝系統(tǒng)、燃料氣系統(tǒng)、火氣系統(tǒng)、系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)等。

I級(jí)報(bào)警：壓縮機(jī)意外停機(jī)或者觸發(fā)ESD屬于壓縮機(jī)系統(tǒng)的情形。

SCADA系統(tǒng)前期已采集到的壓縮機(jī)各子系統(tǒng)報(bào)警均不再設(shè)置報(bào)警等級(jí)，且留存事件記錄；產(chǎn)生的相關(guān)報(bào)警信息，具體可到壓縮機(jī)本體上位機(jī)中查看和分析處置。

3  結(jié)論

（1）經(jīng)場(chǎng)站上位機(jī)報(bào)警分級(jí)優(yōu)化，精簡(jiǎn)了上位機(jī)報(bào)警數(shù)量。以標(biāo)準(zhǔn)分輸站為例，原有報(bào)警信息2000余條，精簡(jiǎn)后降為700余條，報(bào)警信息顯示更加直觀，有利于現(xiàn)場(chǎng)值班值守人員快速對(duì)信息進(jìn)行研讀判斷和處置。

（2）目前場(chǎng)站改擴(kuò)建項(xiàng)目較多，施工時(shí)應(yīng)按照上位機(jī)既定分級(jí)管理要求開(kāi)展改擴(kuò)建部分的上位機(jī)信息編輯工作，確保工作標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

（3）隨著管網(wǎng)工藝日趨復(fù)雜以及無(wú)人值守場(chǎng)站的推廣，可考慮將SCADA系統(tǒng)與第三方輔助診斷系統(tǒng)整合，由第三方輔助診斷系統(tǒng)對(duì)管網(wǎng)工藝、設(shè)備狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警進(jìn)行綜合研判和輔助決策，進(jìn)一步提升管網(wǎng)智能化管控水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹永樂(lè)，姚紅亮.基于西氣東輸中衛(wèi)壓氣站集中監(jiān)視模式的實(shí)現(xiàn)與分析[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，2017，4(28)：38-40.

[2]練浩云.報(bào)警管理在原油儲(chǔ)運(yùn)SCADA中的應(yīng)用[J].化工管理，2017(6)：106-108.

[3]邵海瑞.火電機(jī)組運(yùn)行報(bào)警分級(jí)研究及DCS應(yīng)用[J].電站系統(tǒng)工程，2016，(32)4：51-53.

[4]蔡云.乙烯生產(chǎn)過(guò)程中的DCS系統(tǒng)報(bào)警分級(jí)管理[J].煉油與化工，2020，(31)6：47-50.

[5]陳芳.DCS報(bào)警分級(jí)控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J].儀器儀表用戶，2018(5)：41-45.

作者簡(jiǎn)介：李鴻鵬，畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)專(zhuān)業(yè)，獲碩士學(xué)位，西氣東輸廈門(mén)輸氣分公司維搶修隊(duì)副隊(duì)長(zhǎng)，主要從事天然氣長(zhǎng)輸管道工藝運(yùn)行管理工作。聯(lián)系方式：17350846383，lhp2007@163.com。