王永勝 于洪慶 趙福丹

東營五色石測漏技術有限公司

［摘 要］輸油管道泄漏遠程聯鎖停輸系統是減少泄漏損失、保障安全環保的重要手段，是智能化管線建設的重要組成部分。本文介紹了泄漏聯鎖控制系統的兩種方式，總結了系統特點及經驗教訓，為今后輸油管道緊急關斷系統的設計與應用提供了參考。

［關鍵詞］輸油管道 泄漏監測 聯鎖控制

泄漏是輸油管道運行中的主要故障。輸油管道突發重大泄漏事故時，需要能夠迅速自動聯鎖停輸，從而大大減少泄漏量，降低泄漏損失，避免可能引發的著火、爆炸等次生事故，防止泄漏損失進一步擴大。輸油管道泄漏遠程聯鎖停輸系統也是智能化管線建設的重要組成部分。

近兩年來，東營五色石泄漏檢測公司先后建設了多套輸油管道遠程聯鎖停輸系統，采取了兩種控制方式，本文對其中的經驗和教訓進行了總結，以便為今后輸油管道緊急關斷系統的設計與應用提供參考。

1 有中間站的輸油管道

某條輸油管道由首站、中間站、末站三座站庫組成，首站、中間站均有輸油泵、加熱爐，進出站均有緊急關斷閥門。中間站原油直接插入主輸油管道。管網分布示意圖見圖1。

1.1 設計思路

輸油管道泄漏遠程聯鎖停輸系統，與泄漏監測系統獨立運行，獨立完成數據采集與控制功能。在控制中心可以實現泄漏自動聯鎖停輸，也可以由人工實施按鈕停輸。

1.2 系統構架

多站遠程聯鎖停輸系統獨立于其他SCADA系統和泄漏監測系統LDS之外，由安裝于站庫的停泵控制單元和安裝于調控中心的主控模塊等構成，采用雙供電、雙通訊模式，即采用外供電源和UPS蓄電池雙電源、局域網和3G公網雙路冗余通訊，具有突然掉電、通訊故障、儀表誤差等多重保護邏輯，確保了系統安全可靠。

在每個輸油泵站安裝PLC自動控制器，調控中心安裝控制站和緊急停輸按鈕，既可以由系統自動停輸，也可由調度監控人員實現遠程緊急停輸控制。系統構架框圖見圖2。

（ 1） 控制模塊。采用高性能PLC，采集管道進出口的壓力、流量、泵爐閥狀態，控制泵爐閥停運。

（ 2） 通訊模塊。需要網絡通訊模塊和一臺3G路由器，同時通過局域網和移動（聯通、電信）3G信號與各站PLC實時連接成網絡。

（ 3） GPS模塊。用來產生準確時間和提供校時脈沖，保證各站PLC間時鐘同步。

（ 4） UPS電源。提供不間斷電源，用于系統停電時短時間內供電。

1.3 控制邏輯

通過流量對比，一旦輸差超過設定值，系統自動啟動聯鎖停輸，自動啟動緊急停輸流程，如管道上下游各站自動順序完成設定的停輸動作，實施停爐、停泵、關閥等操作。系統也可通過緊急停輸按鈕信號立即自動啟動聯鎖控制邏輯。

1.4 系統特點

（ 1）無電腦不死機。系統的采集、通訊、控制等過程均由PLC完成，狀態顯示采用觸摸屏，系統沒有電腦參與，也就消除了電腦由于操作系統等原因可能會不定時自動死機的隱患，確保了系統長周期穩定運行。

（ 2） 獨立配置控制模塊。為了最大限度提高系統的穩定性，采用獨立采集處理系統不與別的站內系統有關聯，確保運行的獨立和安全，并簡化所有現場操作，具有最快速的系統響應時間。

（ 3）雙電源雙通訊。采用UPS不間斷電源供電，在站內停電的情況下也可持續運行兩天。因為管道沿線站庫通信方式為局域網，通訊有可能時斷時續，不利于系統穩定運行，所以本系統采用局域網和3G雙路冗余通訊方式，各站均保持心跳信號，提高了通訊的可靠性和穩定性，從而保證了系統的可靠性。

（ 4）具有掛起功能。泄漏防護是以管段為單位的，當某一段掛起時，系統不再對該段進行停泵操作，但不影響報警。掛起是非常有用的，當通訊中斷或人工檢修時，必須對該段進行掛起。本系統能自動對GPS不正常、流量計失電、段兩側通訊中斷、起停泵后的一段時間進行掛起，避免影響正常輸送。當人工檢修流量計等設備時，必須手動將該段掛起，以避免系統誤動作。

（ 5）仿真功能。將系統手動切換至仿真模式時，可以對各個設備的狀態情況進行仿真輸入�？扇我庠O定各站流量，模擬出各段的泄漏情況，系統自動報警聯鎖停輸，依次改變泵、閥的仿真工作狀態，可以查看PLC的執行情況，確定PLC聯鎖停輸功能的正常與否。應用仿真功能就可以在中間站完成所有模擬操作，可以測試通訊情況、系統泄漏切斷及掛起功能。還可以免除調試時必須各站互相配合，特別適合站間交通不便的場合。當出現故障時，現場人員也可通過仿真功能方便地查找問題，不用等待工程師趕到現場再排出故障，大大縮短了停車時間。

（ 6）程序設計。程序編寫時采用了類似MVC模式（即采用了顯示和業務邏輯相分離編程方式），方便程序功能的添加和調試。

2 首末站單段輸油管道

該條輸油管道是最簡單的首末兩站模式，首站有輸油泵、加熱爐，末站直接進罐。

2.1 設計思路

輸油管道泄漏遠程聯鎖停輸系統，與泄漏監測系統“二合一”運行，完成數據采集與控制功能。在中控室可以實現泄漏自動聯鎖停輸，也可以由人工實施一鈕停輸。

2.2 系統構架

單段管道聯鎖停輸系統架構圖見圖3。

2.3 系統特點

（ 1）共用PLC模塊。測漏系統和聯鎖停輸系統共用PLC模塊，系統結構簡單可靠，經濟實用性更好。

（ 2）引入輸油泵啟停狀態監測信號。當輸油泵啟動時會造成管線兩端的壓力和流量對比值發生大范圍變化，系統有可能認為該段管線出現泄漏或憋壓狀況從而聯鎖停泵。本系統引入了設備狀態信號，當外輸泵啟動或停止時系統會自動掛起，只檢測不動作，一定時間過后

待管線兩端的狀態穩定后系統再自動投用，這樣可以屏蔽設備啟停時造成的數據波動，避

免了系統的誤判斷。

（ 3）測漏系統和聯鎖停輸系統相結合。測漏系統引入多種泄漏報警的判斷機制，較停輸系統更靈敏、更智能。測漏系統分等級報警，而最高級別報警與停輸系統聯鎖，并設有延遲時間。在設定的時間內，還可取消停輸系統的緊急停輸控制動作。

3 應用情況

對兩種管道聯鎖停輸系統都進行了現場安裝應用，在系統調試和應用過程中，取得了豐富的

經驗，總結出了需要改進的地方。

3.1 電動閥供電應與控制系統獨立

在系統建設時，采集控制系統接入了電動閥的供電控制供電電路，在單個電動閥動作時系統正常動作。而兩個電動閥同時動作時，由于啟動電流過大導致空氣開關斷電保護，采集控制系統全部中斷。因此，電動裝置的供電應采用獨立的供電線路。

3.2 泄漏自動聯鎖

管道首末站輸差值作為聯鎖控制的條件，應適當設置較大值，如首站外輸量的5%以上，持續時間超過5分鐘以上，防止出現誤動作。泄漏監測報警值設置應偏靈敏，如首站外輸量的1%以內，通過人工分析排除誤報。

3.3 與測漏系統關系

三套停輸系統均同時建設了測漏系統。測漏系統偏于監測報警，追求靈敏度；停輸系統偏于聯鎖控制，追求可靠性。測漏系統和停輸系統相互配合，缺一不可，共同確保輸油生產安全。測漏系統作為泄漏監控的第一道防線，監控人員作為第二道防線，停輸系統作為第三道防線，從而形成了泄漏監控的三道防線，提高了管道生產的安全可靠程度。

4 結論

輸油管道泄漏遠程聯鎖停輸系統采用了先進的控制思想邏輯、可靠的PLC控制模塊、雙回路通訊技術，提高了管道的自動化、安全化、現代化管理水平。系統已經在多條輸油管道上應用，運行穩定，快速、準確、安全、可靠。實踐中采用人機結合運行模式，進一步提高了安全可靠性。

參考文獻：

［1］毛寶瑚，鄭金吾 ，劉敬彪. 油氣田自動化［M］ .石油大學出版社， 2005-01.

［2］ GB/T 50823-2013 《油氣田及管道工程計算機控制系統設計規范》 .

作者簡介：王永勝，男， 1982年10月生， 2005年畢業于唐山學院機電一體化專業， 現任東營五色石測漏技術有限公司研發中心經理 ，從事輸油管道泄漏監測技術研究與應用。

《管道保護》2016年第4期（總第29期）