输气管道工程中电动阀组总线技术的应用.pdf

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1、第34卷第4期jNFORMATIZATIC)NANDINSTRUMENTCONTROLl信息化与自动控制79输气管道工程中电动阀组总线技术的应用张涛中国石油管道建设项目经理部，北京100101摘要：随着管道的发展，电动阀大量应用于大型压气站、枢纽联络站等，为了解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递，电动阀组采用了总线控制方式。总线控制方式较传统电缆控制方式，既节省了工程成本，减少了施工难度，又可以提供设备的故障分析及后期诊断，甚至为设备全生命周期管理提供有效手

2、段。电动阀数量多、站场工艺复杂的输气管道采用电动阀组总线技术是必要的。关键词：总线技术；故障诊断；天然气长输管道DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2016．04．0170前言现场总线技术是20世纪80年代末国际上发展起来的一种工业数据传输技术⋯，在电力、汽车等行业应用较广泛。随着管道的发展，大型压气站、枢纽联络站等都集中使用电动阀组。为了解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等设备间的数字通信，以及这些现场设备与管道站场控制室中计算机控制系统(站控制系统)之间的信息传递，需要敷设大量的仪表控制电缆。通常情况

3、下输气管道站场电动阀组与站控制系统的电缆敷设需要通过电缆沟或电缆桥架，而开挖电缆沟或建设电缆桥架工程量大、费用高，且需解决电缆沟防雨、防爆以及桥架的防腐、防雷等问题‘11。而电动阀组采用总线控制方式，经核算电动阀数量在20台以上，控制电缆平均长度超过300m时，可降低工程投资并提高电动阀组的诊断能力。所以，电动阀数量多、站场工艺复杂的输气管道采用电动阀组总线技术是必要的。1电动阀组总线技术的目的电动阀组总线技术的目的在于提高对各阀门故障的诊断能力和降低工程投资，利于管道站场改造或扩建，符合管道全生命周期信息化管理的要求。1．1采集数据更全

4、面、故障诊断更准确总线技术上传数据量是传统硬接线的3倍。3J。传统阀组上传一个综合故障信号，运行人员实际上并不知道阀组内部出现了哪种问题；而总线技术通过对上传信号中故障数据的细分，可以让运行人员及时了解阀门出现何种故障，快速进行故障排除和维修。1．2减少工程投资和施工工程量传统电动阀组实现的监控主要通过常规硬线信号，占用了站控制系统PLC大量的10模块和防浪涌保护器(约占整个站控PLC总10点数的30％)‘41，同时传统电动阀组硬线传输也需要大量仪表控制电缆，而且在施工阶段，传统阀组接线工作量相对较大。输气管道大中型站场各种电动阀(球阀、

5、旋塞阀、闸阀、调节阀等)数量约40台，采用传统电缆控制方式每台阀门需传输7～9个信号，平均电缆长度约300In，总电缆长度需要12km，电缆及施工总投资约20万元，同时电缆走向受平面布置及现场地面设施布局制约，电缆长度、施工难度可能更大，而采用总线技术可节省电缆9km，也可节省阀组电缆及施工总投资的一半。总线技术施工简单、维修方便、人工成本低。对于双总线来说，通过2根2芯电缆将所有电动执行机构串联起来形成2个闭合环路垆1。可以从环路的两个方向收稿日期：2015—12—22作者简介：张涛(1980一)，男，山东巨野人，工程师，学士，主要从事

6、油气管道仪表自动化T作。802016年8月进行数据传输。通过环路的实时扫描和查询，任何环节出现问题都能及时发现。1．3符合管道全生命周期信息化管理利用总线上传数据的存储和记录，形成设备资产历史数据库，与管道全生命周期设计理念相适应，数字化设计是全生命周期管理的一部分Mj，获取设备的诊断信息，建立“管道数据模型”，实现管道资产从规划到报废的全业务、全过程信息化管理H。。2阀门控制技术2．1传统电动阀硬接线现状分析传统电动阀组采用阀门执行机构与数据采集控制模块点对点电缆连接方式，见图1。每根电缆都需要从现场设备到控制室采集模块，造成电缆数量多

7、、敷设投资大、维护困难，电缆无容错能力，无法传输具体故障信息等。机柜问现场盅控系统2．2．3响应时间为保证阀门控制的及时响应，从总线上任何一点发出请求至收到应答的时间不超过3S。2．2．4安全仪表系统的相关电动阀为了保证安全仪表系统的可靠性，安全仪表系统相关电动阀的控制信号采用常规硬点传输，诊断数据采用总线方式传输，即阀门执行机构同时接常规仪表信号电缆以及总线电缆。这种设计在兼顾总线技术优势的情况下，能够满足安全仪表系统设计的相关要求。2．3总线控制器配置及功能2．3．1冗余配置总线控制器为主备冗余配置，当主控制器发生故障后自动切换到备用

8、控制器，提高系统可靠性¨⋯。2．3．2上传数据内容通过总线技术，电动阀组上传信息由常规7个信号扩展为20多个信号，其中大部分为报警诊断信号，见表1。通过对报警数据的细分¨“，运行人员能及时发现