油氣站索富通可燃?xì)怏w報(bào)警器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
油氣站庫(kù)的安全度是衡量其安全技術(shù)管理水平的一項(xiàng)重要綜合指標(biāo)。油氣站庫(kù)儲(chǔ)存的油氣具有易燃、易爆、易揮發(fā)等特點(diǎn), 存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn), 確保安全是油氣生產(chǎn)的關(guān)鍵, 因此深化安全技術(shù)管理工作非常重要。
目前可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)與報(bào)警主要基于單點(diǎn)或多點(diǎn)式可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀表對(duì)可燃?xì)怏w濃度進(jìn)行顯示報(bào)警, 大多采用聲光報(bào)警形式, 只限于值班室內(nèi)報(bào)警, 報(bào)警范圍有限。隨著計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 利用計(jì)算機(jī)通信將可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)由分散、獨(dú)立監(jiān)視報(bào)警集成為集中遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng), 由計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集并處理重點(diǎn)部位的可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù), 實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)集中信息處理與網(wǎng)絡(luò)化信息管理。該基礎(chǔ)建設(shè)是實(shí)現(xiàn)油庫(kù)數(shù)字化的基礎(chǔ), 也是“數(shù)字油田”的支撐技術(shù), 將為油田優(yōu)化運(yùn)營(yíng)和科學(xué)調(diào)度提供支持。
根據(jù)油氣站庫(kù)安全集中監(jiān)控的要求, 可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)采用了分布式模塊化設(shè)計(jì)。利用組態(tài)軟件與ADAM 4017模塊通信協(xié)議的可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警器 (簡(jiǎn)稱(chēng)報(bào)警器) 兩者之間的遠(yuǎn)程通信, 實(shí)現(xiàn)了可燃?xì)怏w濃度遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè), 當(dāng)濃度超限時(shí)中心監(jiān)控室計(jì)算機(jī)屏幕上對(duì)應(yīng)圖標(biāo)閃爍并語(yǔ)音報(bào)警。
1 設(shè)計(jì)要求
根據(jù)油氣站庫(kù)安全集中監(jiān)控的要求, 首先分析油氣站庫(kù)內(nèi)危險(xiǎn)源的種類(lèi)和分布情況, 研究確定可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)區(qū)域, 設(shè)置可燃?xì)怏w傳感器采樣點(diǎn)。其次現(xiàn)場(chǎng)值班室設(shè)置報(bào)警器, 中心控制室采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)技術(shù), 監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器采集的可燃?xì)怏w濃度數(shù)據(jù)。
可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)采用了分布式模塊化設(shè)計(jì), 在中心控制室設(shè)集中監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī), 在各檢測(cè)點(diǎn)值班室設(shè)置報(bào)警器, 由RS-485總線相連, 形成兩級(jí)分布式報(bào)警檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。中心控制室可實(shí)時(shí)查看各檢測(cè)點(diǎn)可燃?xì)怏w濃度值及報(bào)警狀態(tài), 如果有濃度超限的報(bào)警, 屏幕上檢測(cè)點(diǎn)有顏色變化的閃爍, 計(jì)算機(jī)語(yǔ)音提示報(bào)警位置;同時(shí)各檢測(cè)點(diǎn)值班室報(bào)警器對(duì)應(yīng)處指示燈閃爍, 報(bào)警器語(yǔ)音提示報(bào)警位置, 如出現(xiàn)災(zāi)情, 兩級(jí)值班人員能同時(shí)處理。兩級(jí)報(bào)警安全監(jiān)控防線, 確保了油氣站庫(kù)的生產(chǎn)安全。
設(shè)置可燃?xì)怏w傳感器采樣點(diǎn)時(shí), 選擇油氣站庫(kù)可燃性氣體泄漏的重點(diǎn)部位作為主要安全監(jiān)測(cè)目標(biāo), 對(duì)泵房、閥組間、計(jì)量間等可能存在可燃?xì)怏w泄漏和積存的爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)合進(jìn)行可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測(cè)。
實(shí)現(xiàn)油氣站庫(kù)數(shù)字化及油田數(shù)字化, 需要將監(jiān)測(cè)主機(jī)與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 經(jīng)授權(quán)的上級(jí)主管單位或調(diào)度室可隨時(shí)查看該項(xiàng)目報(bào)警監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
除對(duì)可燃?xì)怏w實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)之外, 油氣站庫(kù)一些關(guān)鍵地方需要人工定時(shí)巡檢, 并設(shè)置人工巡檢按鍵, 人工巡檢時(shí), 按下按鍵, 監(jiān)視報(bào)警主機(jī)可檢測(cè)記錄人工巡檢情況, 形成巡檢報(bào)表。
2 硬件設(shè)計(jì)
可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)見(jiàn)圖1。
現(xiàn)場(chǎng)可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)由5臺(tái)報(bào)警器組成。報(bào)警器是由以單片機(jī)為核心構(gòu)成的智能控制單元, 各有地址編號(hào), 可按需設(shè)定。它們通過(guò)接口連入RS-485總線, 作為從機(jī)響應(yīng)監(jiān)測(cè)主機(jī)的命令。主機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令, 報(bào)警器按命令將各自的數(shù)據(jù)送往主機(jī)進(jìn)行處理。根據(jù)油氣站庫(kù)的實(shí)際情況, 在原油穩(wěn)定室、外輸泵房、電脫水間、西線交油點(diǎn)和脫水泵房等5個(gè)值班室各安裝1臺(tái)報(bào)警器, 監(jiān)測(cè)多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)處的可燃?xì)怏w濃度, 若某處濃度超限, 則圖標(biāo)閃爍并語(yǔ)音報(bào)警, 同時(shí)數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控主機(jī)。
每臺(tái)報(bào)警器連接4~8個(gè)點(diǎn)型紅外型可燃?xì)怏w傳感器, 這些傳感器安裝在可能存在油氣泄漏和可燃?xì)怏w積存的地方, 通過(guò)紅外線光源的吸收原理來(lái)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的碳?xì)漕?lèi)可燃?xì)怏w, 可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作、不易受干擾、能耗低、壽命長(zhǎng)、更換簡(jiǎn)便。
人工巡檢模塊采用ADAM 4052光電隔離型數(shù)字量輸入模塊, 燃?xì)獗O(jiān)測(cè)主機(jī)在固定的時(shí)間段對(duì)人工巡檢模塊進(jìn)行檢測(cè), 當(dāng)值班人員按下按鍵時(shí)燃?xì)獗O(jiān)測(cè)主機(jī)記錄其按鍵時(shí)間, 并匯總統(tǒng)計(jì)形成巡檢報(bào)表。
RS-485總線采用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的主從通信方式, 是一種常用的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制總線, 采用平衡差分傳輸信號(hào), 即由一對(duì)信號(hào)線中電壓的相對(duì)變化決定所傳數(shù)字量, 其抗干擾能力強(qiáng), 可遠(yuǎn)距離傳輸 (速度10 kb/s時(shí)可傳輸距離1200 m, 降低速度后傳輸距離更遠(yuǎn)) 。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)存在各種干擾, 為防止電磁干擾對(duì)設(shè)備的損害, 設(shè)備與總線相連時(shí)均采用了光電隔離的方法。燃?xì)獗O(jiān)測(cè)主機(jī)采用光電隔離RS-232轉(zhuǎn)RS-485通信模塊ADAM 4520與總線相連。現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警器和巡檢模塊通過(guò)光電隔離的RS-485接口與總線相連。
燃?xì)獗O(jiān)測(cè)主機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 用于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)人工巡檢模塊的按鍵狀態(tài)及報(bào)警器采集的可燃?xì)怏w濃度、報(bào)警點(diǎn)位置;顯示各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的濃度, 并存儲(chǔ)報(bào)警數(shù)據(jù), 便于查詢(xún)、打印報(bào)警數(shù)據(jù);當(dāng)某處可燃?xì)怏w濃度超限時(shí)對(duì)應(yīng)圖標(biāo)閃爍并語(yǔ)音報(bào)警。
3 軟件設(shè)計(jì)
燃?xì)獗O(jiān)測(cè)主機(jī)上軟件采用組態(tài)軟件組態(tài)王, 實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、多媒體應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ? 另外提供了智能模塊的驅(qū)動(dòng)程序, 便于與數(shù)據(jù)采集模塊接口, 快捷地構(gòu)建數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
SST-9801B液晶總線控制器-MODBUS上傳協(xié)議-190425，支持485 半雙工通信方式通信。通信格式為MODBUD-RTU 方式，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)校驗(yàn)。波特率：9600BPS。支持03、06讀寫(xiě)命令。通信時(shí)為從機(jī)方式。上位機(jī)提出命令請(qǐng)求，控制器響應(yīng)；接收數(shù)據(jù)后做數(shù)據(jù)分析，如果數(shù)據(jù)滿(mǎn)足通信規(guī)約，從機(jī)做出響應(yīng)。（采樣周期最好>1000MS，以免過(guò)于頻繁相應(yīng)中斷，影響控制器采用濃度周期。）。該系統(tǒng)采用該方法成功地實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王與報(bào)警器的通信。
可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警軟件實(shí)現(xiàn)了報(bào)警數(shù)據(jù)及狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示;報(bào)警位置閃爍, 語(yǔ)音提示, 彈出窗口文字提示, 要求確認(rèn);檢測(cè)點(diǎn)圖像顯示;報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ), 歷史記錄保存;歷史報(bào)警記錄查詢(xún)、打印;人工巡檢數(shù)據(jù)查詢(xún)、打印等功能。
隨著油田企業(yè)網(wǎng)絡(luò)快速發(fā)展, 油田生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)都要納入到油田企業(yè)網(wǎng)中。可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 在監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)上啟用遠(yuǎn)程控制服務(wù)器軟件, 設(shè)置相關(guān)安全權(quán)限, 包括文件傳輸權(quán)限、查看權(quán)限、控制權(quán)限等。在油田企業(yè)網(wǎng)的任一計(jì)算機(jī)上, 啟用遠(yuǎn)程控制客戶(hù)端軟件, 使用授權(quán)的用戶(hù)名和密碼, 就可獲得可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的控制權(quán)。通過(guò)油田企業(yè)網(wǎng), 上級(jí)主管單位或調(diào)度室可隨時(shí)查看項(xiàng)目運(yùn)行情況, 必要時(shí)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的運(yùn)行。
4 結(jié)論
油氣站庫(kù)的安全包括可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)和工業(yè)監(jiān)視兩部分, 工業(yè)監(jiān)視可監(jiān)視油罐冒頂、漏油、盜油、著火等;可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警可與工業(yè)監(jiān)視相結(jié)合, 當(dāng)某處可燃?xì)怏w濃度過(guò)高時(shí), 直接由計(jì)算機(jī)控制工業(yè)監(jiān)視畫(huà)面切換到該處, 檢測(cè)是否出現(xiàn)油罐冒頂、漏油、盜油、著火等事故。本文主要介紹了罐區(qū)可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng), 該系統(tǒng)采用了組態(tài)軟件與自主研發(fā)的可燃?xì)怏w監(jiān)測(cè)報(bào)警器通信, 并與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 實(shí)現(xiàn)了油氣站庫(kù)安全信息數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化管理。油氣站庫(kù)可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)在某油田實(shí)施后, 經(jīng)過(guò)多年運(yùn)行, 有效預(yù)防了漏油、火災(zāi)等意外事故及人為破壞等事件的發(fā)生, 對(duì)安全生產(chǎn)管理現(xiàn)代化起到了促進(jìn)作用, 并可與工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng)相結(jié)合, 防患于未然。可燃?xì)怏w遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)中采用的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集技術(shù)、自主儀器與組態(tài)軟件通信技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程控制等技術(shù), 對(duì)油田新建油庫(kù)或原油庫(kù)改造具有一定的參考價(jià)值。
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