胡勇，張權(quán)，高炬

（中國石化有限公司管道儲運分公司聊城輸油處，山東聊城252000）

數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。

SCADA系統(tǒng)作為生產(chǎn)運行的重要保障，理應(yīng)達到安全、可靠的運行狀態(tài)，系統(tǒng)安全聯(lián)鎖尤為重要。如果系統(tǒng)不能正常聯(lián)鎖或者出現(xiàn)聯(lián)鎖誤動作，輕則造成關(guān)聯(lián)運行設(shè)備損壞、生產(chǎn)停運，重則將造成輸油管線全線的聯(lián)鎖反應(yīng)，從而帶來安全事故和較大的經(jīng)濟損失。

1 臨濮輸油管線概況

臨濮線全長241km，共有8個輸油站。2003年對全線進行自動化改造，SCADA系統(tǒng)正式投用。因趙寨子、莘縣為常開泵站，采用常溫輸送方式，其重點設(shè)備為輸油泵。為保障輸油泵安全運行，對泵和電機相關(guān)參數(shù)都加裝了安全聯(lián)鎖保護功能，即實現(xiàn)在異常情況下（如溫度超高或壓力超低等）實施停機保護的自動響應(yīng)，避免設(shè)備損壞。例如：輸油泵及其配套電機在運行過程中需要保證壓力、溫度參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)；如果運行參數(shù)超過聯(lián)鎖停機值，SCADA系統(tǒng)則執(zhí)行聯(lián)鎖停機，達到保護設(shè)備的目的。

表1 輸油泵各部分參數(shù)及聯(lián)鎖報警和停機示值

續(xù) 表 1

2 聯(lián)鎖誤動作原因分析及整改措施

2.1 原因分析

SCADA系統(tǒng)的運行由現(xiàn)場儀表、電纜及端口連接、控制系統(tǒng)三個環(huán)節(jié)組成。現(xiàn)場輸入信號有Pt100熱電阻信號，其他4～20mA模擬量信號；電纜及接口連接包括儀表系統(tǒng)電纜連接、電纜連接的各種接口等；控制系統(tǒng)包括現(xiàn)場信號進入IO模塊進行信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的信號由控制器進行處理、分析、響應(yīng)等。

2009年11月，對臨濮線SCADA系統(tǒng)及管道檢漏系統(tǒng)實施了升級改造。在對莘縣站SCADA系統(tǒng)進行現(xiàn)場功能測試時，發(fā)現(xiàn)溫度、壓力檢測值出現(xiàn)異常情況，溫度檢測值為200℃，壓力檢測值為0，系統(tǒng)產(chǎn)生了報警，并發(fā)出了停機指令。但通過現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，設(shè)備并未出現(xiàn)溫度超高或壓力過低的現(xiàn)象。因此，判定這是SCADA系統(tǒng)產(chǎn)生的一種聯(lián)鎖誤動作。

針對該問題，筆者與相關(guān)技術(shù)人員從系統(tǒng)處理方法、系統(tǒng)回路和運行環(huán)境三個方面，結(jié)合SCADA系統(tǒng)的組成原理及現(xiàn)場實際情況，通過列表的方式找出主要原因，如圖1所示。

圖1 SCADA系統(tǒng)聯(lián)鎖誤動作的原因

針對可能造成SCADA系統(tǒng)安全聯(lián)鎖保護誤動作的9個末端因素，筆者通過檢查、測試、分析并逐一確認(rèn)。

2.1.1 檢測方法不合理

如果系統(tǒng)回路斷路，則溫度檢測值為最大、壓力檢測值為零。在測試過程中出現(xiàn)的溫度檢測值為200℃，壓力檢測值為0，這些數(shù)值均不是現(xiàn)場真實值。而SCADA系統(tǒng)會認(rèn)為這時傳輸?shù)较到y(tǒng)的數(shù)值超過了聯(lián)鎖保護值，導(dǎo)致了系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)鎖動作，說明SCADA系統(tǒng)的檢測方法有缺陷。結(jié)論：是。

2.1.2 控制邏輯不合理

SCADA系統(tǒng)能對現(xiàn)場的信號作出正確的響應(yīng)并通過了功能測試。結(jié)論：否。

2.1.3 熱電阻損壞

誤動作發(fā)生時，現(xiàn)場熱電阻工作正常，無故障。結(jié)論：否。

2.1.4 壓力變送器故障

聯(lián)鎖誤動作發(fā)生時，現(xiàn)場壓力變送器工作正常，無故障。結(jié)論：否。

2.1.5 連接端子松動

經(jīng)現(xiàn)場查看，現(xiàn)場設(shè)備運行時產(chǎn)生的振動，對與設(shè)備連接的端子產(chǎn)生了干擾振動，導(dǎo)致部分連接端子產(chǎn)生松動，從而使SCADA系統(tǒng)回路發(fā)生斷路故障。結(jié)論：是。

2.1.6 IO模塊損壞

經(jīng)現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)模塊均正常工作。結(jié)論：否。

2.1.7 電纜斷路

電纜通過出廠檢驗，現(xiàn)場對電纜進行檢驗、檢測，無故障現(xiàn)象。結(jié)論：否。

2.1.8 電纜短路

電纜通過出廠檢驗，現(xiàn)場安裝后進行了絕緣測試合格，對電纜進行檢驗、檢測，未發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象。結(jié)論：否。

2.1.9 設(shè)備溫度過高

功能測試時現(xiàn)場溫度不高，并且環(huán)境溫度對設(shè)備運行影響可以忽略不計。結(jié)論：否。

2.2 改造措施

2.2.1 在SCADA系統(tǒng)中增加數(shù)據(jù)有效性判斷

a）針對系統(tǒng)進行技術(shù)分析。站控系統(tǒng)采用CITECT公司的產(chǎn)品，使用Pipeleak3.0監(jiān)控軟件，在原有基礎(chǔ)上進行功能擴展，利用IO采集模塊的自診斷信息，增加了數(shù)據(jù)有效性分析與處理功能，達到最終功能目標(biāo)。

每個IO采集模塊在采集現(xiàn)場實際數(shù)據(jù)的同時，有單獨一個字節(jié)（可從SCADA系統(tǒng)讀?。┑哪K采集綜合狀態(tài)信息，在方案實施時，需要對綜合狀態(tài)信息進行采集、整理，并分別對應(yīng)到每個通道（即對應(yīng)每個現(xiàn)場遠傳儀表的采集點），最終從每個通道分別得到一個有效性判斷信息，將該信息和每個通道的示值進行整合，嵌入聯(lián)鎖保護程序中，達到預(yù)期的結(jié)果。

b）軟件流程分析及流程圖制訂。該系統(tǒng)原處理邏輯流程：現(xiàn)場變送器—IO采集模塊—采集數(shù)據(jù)報警與聯(lián)鎖；改進后系統(tǒng)處理邏輯：現(xiàn)場變送器—IO采集模塊—數(shù)據(jù)分析處理（含有效性分析）—數(shù)據(jù)有效—采集數(shù)據(jù)有效，進行正常報警與聯(lián)鎖，如果數(shù)據(jù)無效，則只進行報警，不進行聯(lián)鎖。同時對相關(guān)軟件中的部分保護數(shù)據(jù)進行必要的調(diào)整與修改。

c）功能測試。筆者對修改后的SCADA系統(tǒng)進行功能測試，內(nèi)容包括：正常有效信號聯(lián)鎖動作、在異常情況下（如回路斷路等）的聯(lián)鎖動作。測試結(jié)果：SCADA系統(tǒng)安全聯(lián)鎖無誤動作。

2.2.2 對站場儀表連接端子使用彈簧墊片進行緊固

在站場功能測試的同時，完成對現(xiàn)場儀表連接端子的檢查與緊固，并且增加彈簧墊片，提高連接端子的抗振動能力，連接端子緊固率達到100%。

3 結(jié)束語

通過對SCADA系統(tǒng)的調(diào)整改造，解決了SCADA系統(tǒng)在異常情況下產(chǎn)生安全聯(lián)鎖誤動作的問題，避免了停機停運、設(shè)備損壞等安全事故的發(fā)生，也避免了因一站安全聯(lián)鎖誤動作帶來全線運行狀態(tài)改變等一系列聯(lián)鎖反應(yīng)造成的不必要經(jīng)濟損失，大大提高輸油生產(chǎn)的安全性，保障輸油生產(chǎn)平穩(wěn)運行，降低了泵站崗位一線值班人員的勞動強度。SCADA系統(tǒng)到目前為止運行情況良好，未發(fā)現(xiàn)安全聯(lián)鎖誤動作，運行達到了安全可靠的要求。

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