管道工程智能测试桩和阴极保护监测系统 3页

万方数据第30卷第6期(2011．06)<仪表电气>管道工程智能测试桩和阴极保护监测系统薛光中国石化天然气川气东送管道分公司黄明军中原油田油气储运管理处摘要：川气东送管道全线采用以强制电流保护为主、牺牲阳极保护为辅的联合保护方案。阴极保护在线监测系统通过服务器端开放数据库接口实现与SCADA系统的对接，它以地理信息系统(GIs)为管理平台，以SQL—SERVER数据库作为系统统一的数据库，通过后台服务程序完成GIS空间数据与遥测遥控关系数据的整合，实现基于GIS／GPRS的阴极保护在线监控。针对川气东送管道沿线地理环境复杂的特点，在沿线关键位置设置智能测试桩，在RTU阀室设置电位采集器。阴极保护监测中心设置在武汉调控中心，对管道保护电位数据进行处理、分析和统计查询。关键词：智能测试桩；阴极保护监测系统；长输管道；调试doi：10．3969／j．issn．1006—6896．2011．6．084川气东送管道工程西起川东北普光首站，东至上海末站，途经四川、重庆、湖北、安徽、浙江、上海、江苏、江西五省二市。管道主要包括l条干线、5条支线和1条专线，全长约2306km；全线设工艺站场34座，阀室100座，其中阴极保护站共计21座。管道全线采用SCADA系统进行自动监控及动态管理，调度控制中心设在武汉。管道全线采用以强制电流保护为主、牺牲阳极保护为辅的联合保护方案，即管道总体采用强制电流保护的方法，个别特殊管段采用牺牲阳极保护为补充手段。阴极保护系统构成主要包括：阴极保护站，特殊管段的保护，阴极保护测试及数据传输设施，阴极保护的电绝缘及电连续性跨接等，阴极保护站与站场合建。管道沿线设置阴极保护检测装置，主要包括：电位、电流测试桩、智能测试桩、电位采集器。调控中心设置阴极保护工作站和监测系统服务器。1阴极保护监测系统监测系统是以地理信息系统(GIS)为基础平台，以公共无线数据通讯方式(GPRS)和有线远程通讯方式为数据传输手段，配合辅助决策分析功能，实现对管道等被保护体保护状况的在线检测，同时可通过远程控制方式随时监视并调整恒电位仪的工作状态，确保阴极保护系统处于最佳工作状态。全线阴保站的输出电压、电流、保护电位信号和断电测试远控接口等通过以太网传到管道调控中心的阴极保护监测系统，能够及时发现并迅速处理阴极保护站的各种故障，并根据需要调试设备的运行参数“1。阴极保护在线监测系统通过服务器端开放数据库接口实现与SCADA系统的对接，它以地理信息系统(GIS)为管理平台，以SQL-SERVER数据库作为系统统一的数据库，通过后台服务程序；完成GIS空间数据与遥测遥控关系数据的整合，实现基于GIS／GPRS的阴极保护在线监控。监测系统以公共无线数据通讯方式(GPRS)和有线通讯方式相结合的方式为数据传输手段，实现对管道被保护状况的在线检测Iz一。1．1系统调试1．1．1软件调试第一步，安装监测系统软件之前，确认服务器电脑公网IP地址情况；确认服务器电脑与各RTU阀室之间网线的连接情况，确认主调控中心与各阴保站之间RS485通讯线路的情况。第二步，在服务器电脑上，安装阴极保护监测系统软件及相关环境软件。客户端软件安装在与服务器电脑在同一个局域网上的PC机上；其他阴保工作站安装客户端软件，阴保工作站的PC机需要支持Internet访问。第i步，服务程序软件调试，包括运行情况调试和通讯线路调试。其包括：①参数配置，运行服务程序软件，保证其能正常连接数据库。②测试公网IP和GPRS通讯端口，无线电位采集仪通过GPRS方式进行数据传输时，需要服务器电脑开放一个通讯端口号。测试方式：在主调控中心进行测油气田地面工程(ht-I：p：／／、㈨w．yqtdmgc．∞m)一63—\n万方数据第30卷第6期(2011．06)(仪表电气)试，通过无线电位采集仪配套的测试程序，把一个无线电位采集仪的通讯参数设置为服务器电脑绑定的公网IP和开放的端口号，同时设定一个最近的采样时间，观察无线电位采集仪采集并传输数据的情况，来验证公网IP和端口号是否正常。③电位采集器的局域网通讯测试，电位采集器通过TCP／IP方式传输数据，和服务器电脑需要在同一个局域网里。测试方式：在主调控中心进行测试，具体的局域网网络情况需要现场连接电位采集器进行测试。在主调控中心测试时，可用测试程序把一个电位采集器的通讯地址设置为服务器电脑的局域网IP和开放的端口号，接好网线，电位采集器上电，通过观察电位采集器的上线情况来验证网络的情况。④恒电位仪的RS485通讯线路测试，服务器电脑上面连接一个RS232转Rs485的模块，用于把RS485信号转换为RS232信号与服务程序通讯。在主调控中心验证服务器电脑和通讯机房之间的RS485通讯。第四步，客户端软件调试，包括客户端软件连接服务程序和连接空间数据库的调试。1．1．2硬件调试(1)无线电位采集仪的安装与调试。其过程为：①信号质量测量(智能测试桩安装之前)。测量方式：现场用笔记本电脑，通过测试程序和无线电位采集仪提供的调试线连接，读取信号质量。②验证设备采集数值的准确性。把无线电位采集仪和管道线、参比线连接，通过测试程序读取管道的保护电位，通过手工方式测量管道的保护电位，经过多次测量和比较后，看保护电位的误差是否在±10mV之间，如果超出这个范围可以设置无线电位采集仪的斜率来调整误差。③无线电位采集仪的通讯测试。测试方式：现场设置采集仪的IP地址、访问端口号和采样时间，让其马上采集数据并连接服务程序传送数据，同时用串口调试助手软件记录设备的工作情况，通过记录下来的信息可以判断通讯情况是否正常。④埋设无线电位采集仪。(2)电位采集器的安装与调试。其过程为：①网络接人。电位采集器通过TCP／IP方式传输数据，与主调控中心的服务器进行通讯。②验证设备采集数值的准确性。与手工测量的保护电位进行比较，误差应在±10mV之间。③电位采集器的通讯测试。④安装电位采集器。(3)恒电位仪的安装与调试。其过程为：①检查现场安装条件。②运行调试。合上空气开关通电，恒电位仪启动后在停止状态下设置运行参数，选择工作模式：恒电位或恒电流，并设定合适的预’置电位或预置电流值；恒电位仪稳定运行后，测量恒电位仪输出电压值和参比电位值与面板是否相符，如果显示有误差，可以在设置中调节斜率校准。③通讯测试。首先设定恒电位仪的通讯参数。通过Modbus调试程序，用笔记本和恒电位仪进行通讯测试，验证恒电位仪本身的通讯功能是否正常。正常的话，验证恒电位仪到通讯机房光端机之间的线路是否正常，可用笔记本在通讯机房和恒电位仪进行通讯测试，在保证主监控中服务器电脑开机、恒电位仪服务程序正常运行的情况下，把通讯机房的RS485线连接到光端机上面，观察恒电位仪面板上通讯灯的工作情况，有通讯时通讯灯会闪烁；如果通讯不正常，需要检查通讯线路两端光端机的工作情况、两端光端机之间的线路情况、两端RS485线与光端机连接的连线情况。1．1．3联合调试当系统软件和设备的安装调试完成后，需要进行整套系统的联合调试。1．2远程监测系统系统控制界面通过电子地图实时查看设备状态、位置、周边环境以及相关的管道状况，并可根据实际情况遥控设备。系统采用网络架构，授权用户可同时在线查看整个系统的运行状况，对运行数据的查询可形成各种统计图表和统计报表，以达到辅助决策的目标。2智能测试桩及采集仪针对川气东送管道沿线地理环境复杂的特点，在沿线关键位置设置智能测试桩，在RTU阀室设置电位采集器。智能测试桩使用GPRS通讯方式，阴保工作站、RTU阀室电位采集器采用以太网通讯方式将数据发送到调控中心。管道沿线设49个智能测试桩、22台电位采集器，在每个沿线管理处设置1个阴保工作站。阴极保护监测中心设置在武汉调控中心，对管道保护电位数据进行处理、分析和统计查询。2．1智能测试桩专用测试桩配合智能采集仪使用，采用中空的水泥桩，内部安置智能采集仪及通讯天线、电池盒等。一方面水泥桩不易引起人的注意，设备固定在内部使其免遭破坏；另一方面桩子作为明显的标志存在，便于运行管理。2．2智能采集仪(1)工作原理。智能采集仪主要包括：电源管理单元、输入处理单元、运放处理单元、存储单．—64—．油气田地面工程(h'c'cp：／／www．yqt．clmgc．corn)\n万方数据第30卷第6期(2011．06)(a-表电气)减少仪表冬季受冻失灵率的措施边宇超大庆油田设计院摘要：在油田生产中仪表与日常生产、检修、事故预警和处理紧密相关。由于大庆油田冬季气温低，仪表会因为温度过低导致失灵而不能正常使用，采集到2007年至2008年冬季仪表受冻失灵的比例为40％。为减少仪表冬季受冻失灵率，通过方案评价可知，添加保温箱设备的方法得分最高，说明该方法是目前解决仪表受冻失灵问题最为大家接受的方法。从设计、制造、施工安装三个方面对保温箱的质量进行控制，收到了较好的社会效益和经济效益，减少了因维修、更换发生的必要的停产等操作带来的对生产产值的影响。关键词：仪表；失灵；保温doi：10．3969／j．issn．1006—6896．2011．6．0351问题在油田生产中仪表与日常生产、检修、事故预警和处理紧密相关。由于大庆油田冬季气温低，仪表会因为温度过低导致失灵而不能正常使用，．采集到2007年至2008年冬季仪表受冻失灵的比例为40％。近几年采用了仪表保温箱这一设备进行仪表伴热保温工作，该设备在一定程度上减少了仪表受冻失灵的现象发生。据统计，对仪表未做任何处理或只进行了简单的伴热、保温处理，冬季仪表受冻失灵率在15％一60％之间，而加设保温箱后的仪表冬季受冻失灵率在5％～8％。2方案优选对油田中常见的几种措施进行汇总分析比较得到以下结论：①人员操作实现的难度不大，但机动性大，无法保证措施的全时实施，且给人员带来很大的工作强度，另一方面环境温度的时冷时热对仪表、管材、设备的使用寿命和精准度有一定影响；②水伴热的施工难度大，由于水管线的外径一般较大，对几何尺寸不宽敞的角落(如丝扣、针型阀门等处)无法进行有效伴热；③单纯的伴热不但预期元、无线通信单元、中心控制单元。采集器平时处于休眠状态，通过设定的时间，定时唤醒并采集管道上的电位传输到监控服务器；采集管道电位的同时能够滤除干扰电压，取到正确的管道电位。每个智能采集仪配备一张支持GPRS功能的手机卡，采集的数据通过无线通信单元传送到Intemet网络上，接收地址就是监控中心的公网IP，监控中心服务器电脑安装有配套的监控软件，监控软件在收到数据后进行解密，只有符合通讯协议并解密成功的数据才被记录并存储下来，从而完成的数据的采集、传输、存储。(2)主要工作特性。支持在线和离线两种模式，川气东送采用一次性电池供电的采集仪，使用离线模式，每天按照设定的时间采集1次；在GPRS通讯方式下，通讯信号质量不高的区域通常设备最多尝试3次连接，为有效保证采集的数据及时上传到服务器，在设备下次登录服务器时采集仪会把以前没有上传的数据一起传到监控中心，从而保证数据的连续性和完整性；采用休眠／采集／通讯交替的工作方式，大部分时间采集仪处于休眠状态。3故障处理(1)由于采用埋地安装，设备安装前应全部密封灌胶，并进行模拟测试，正常后进行埋设。(2)定期检查手机卡费用是否欠费，以免因欠费而影响数据的传输。(3)测试桩部分按照巡检要求定期检查外露的测试接点是否完好，桩子标志颜色、字体是否脱落，及时进行补漆，检查桩子是否松动，进行固定和周边场地平整。(4)定期派技术人员到现场进行数据测试和通信测试。参考文献[1】王峰．强制电流阴极保护及智能监测系统【J】．油气田地面工程，2008，27(7)：68。70．【2】金海峰．阴极保护技术在石油化工设施中的设计与应用【J】．油气田地面工程。2009。28(9)：37—38．(栏目主持关梅君)油气田地面z程(^ttp：／／、㈨w．yqtdmgc．∞m)一65—