油氣站索富通可燃氣體報警器遠程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計
油氣站庫的安全度是衡量其安全技術(shù)管理水平的一項重要綜合指標(biāo)。油氣站庫儲存的油氣具有易燃、易爆、易揮發(fā)等特點, 存在一定的安全風(fēng)險, 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。
目前可燃氣體監(jiān)測與報警主要基于單點或多點式可燃氣體檢測報警儀表對可燃氣體濃度進行顯示報警, 大多采用聲光報警形式, 只限于值班室內(nèi)報警, 報警范圍有限。隨著計算機及通信技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用, 利用計算機通信將可燃氣體監(jiān)測由分散、獨立監(jiān)視報警集成為集中遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng), 由計算機實時采集并處理重點部位的可燃氣體濃度數(shù)據(jù), 實現(xiàn)了計算機集中信息處理與網(wǎng)絡(luò)化信息管理。該基礎(chǔ)建設(shè)是實現(xiàn)油庫數(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)化運營和科學(xué)調(diào)度提供支持。
根據(jù)油氣站庫安全集中監(jiān)控的要求, 可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)采用了分布式模塊化設(shè)計。利用組態(tài)軟件與ADAM 4017模塊通信協(xié)議的可燃氣體監(jiān)測報警器 (簡稱報警器) 兩者之間的遠程通信, 實現(xiàn)了可燃氣體濃度遠程監(jiān)測, 當(dāng)濃度超限時中心監(jiān)控室計算機屏幕上對應(yīng)圖標(biāo)閃爍并語音報警。
1 設(shè)計要求
根據(jù)油氣站庫安全集中監(jiān)控的要求, 首先分析油氣站庫內(nèi)危險源的種類和分布情況, 研究確定可燃氣體的監(jiān)測區(qū)域, 設(shè)置可燃氣體傳感器采樣點。其次現(xiàn)場值班室設(shè)置報警器, 中心控制室采用先進的計算機遠程監(jiān)測技術(shù), 監(jiān)測現(xiàn)場報警器采集的可燃氣體濃度數(shù)據(jù)。
可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)采用了分布式模塊化設(shè)計, 在中心控制室設(shè)集中監(jiān)測計算機, 在各檢測點值班室設(shè)置報警器, 由RS-485總線相連, 形成兩級分布式報警檢測網(wǎng)絡(luò)。中心控制室可實時查看各檢測點可燃氣體濃度值及報警狀態(tài), 如果有濃度超限的報警, 屏幕上檢測點有顏色變化的閃爍, 計算機語音提示報警位置;同時各檢測點值班室報警器對應(yīng)處指示燈閃爍, 報警器語音提示報警位置, 如出現(xiàn)災(zāi)情, 兩級值班人員能同時處理。兩級報警安全監(jiān)控防線, 確保了油氣站庫的生產(chǎn)安全。
設(shè)置可燃氣體傳感器采樣點時, 選擇油氣站庫可燃性氣體泄漏的重點部位作為主要安全監(jiān)測目標(biāo), 對泵房、閥組間、計量間等可能存在可燃氣體泄漏和積存的爆炸危險場合進行可燃氣體濃度監(jiān)測。
實現(xiàn)油氣站庫數(shù)字化及油田數(shù)字化, 需要將監(jiān)測主機與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 經(jīng)授權(quán)的上級主管單位或調(diào)度室可隨時查看該項目報警監(jiān)測數(shù)據(jù)。
除對可燃氣體實時監(jiān)測之外, 油氣站庫一些關(guān)鍵地方需要人工定時巡檢, 并設(shè)置人工巡檢按鍵, 人工巡檢時, 按下按鍵, 監(jiān)視報警主機可檢測記錄人工巡檢情況, 形成巡檢報表。
2 硬件設(shè)計
可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)見圖1。
現(xiàn)場可燃氣體監(jiān)測由5臺報警器組成。報警器是由以單片機為核心構(gòu)成的智能控制單元, 各有地址編號, 可按需設(shè)定。它們通過接口連入RS-485總線, 作為從機響應(yīng)監(jiān)測主機的命令。主機發(fā)送采集數(shù)據(jù)命令, 報警器按命令將各自的數(shù)據(jù)送往主機進行處理。根據(jù)油氣站庫的實際情況, 在原油穩(wěn)定室、外輸泵房、電脫水間、西線交油點和脫水泵房等5個值班室各安裝1臺報警器, 監(jiān)測多個檢測點處的可燃氣體濃度, 若某處濃度超限, 則圖標(biāo)閃爍并語音報警, 同時數(shù)據(jù)將實時傳給遠程監(jiān)控主機。
每臺報警器連接4~8個點型紅外型可燃氣體傳感器, 這些傳感器安裝在可能存在油氣泄漏和可燃氣體積存的地方, 通過紅外線光源的吸收原理來檢測現(xiàn)場環(huán)境的碳氫類可燃氣體, 可長期穩(wěn)定工作、不易受干擾、能耗低、壽命長、更換簡便。
人工巡檢模塊采用ADAM 4052光電隔離型數(shù)字量輸入模塊, 燃氣監(jiān)測主機在固定的時間段對人工巡檢模塊進行檢測, 當(dāng)值班人員按下按鍵時燃氣監(jiān)測主機記錄其按鍵時間, 并匯總統(tǒng)計形成巡檢報表。
RS-485總線采用點對多點的主從通信方式, 是一種常用的工業(yè)現(xiàn)場控制總線, 采用平衡差分傳輸信號, 即由一對信號線中電壓的相對變化決定所傳數(shù)字量, 其抗干擾能力強, 可遠距離傳輸 (速度10 kb/s時可傳輸距離1200 m, 降低速度后傳輸距離更遠) 。工業(yè)現(xiàn)場存在各種干擾, 為防止電磁干擾對設(shè)備的損害, 設(shè)備與總線相連時均采用了光電隔離的方法。燃氣監(jiān)測主機采用光電隔離RS-232轉(zhuǎn)RS-485通信模塊ADAM 4520與總線相連?，F(xiàn)場報警器和巡檢模塊通過光電隔離的RS-485接口與總線相連。
燃氣監(jiān)測主機采用工業(yè)控制計算機, 用于監(jiān)測現(xiàn)場人工巡檢模塊的按鍵狀態(tài)及報警器采集的可燃氣體濃度、報警點位置;顯示各個監(jiān)測點的濃度, 并存儲報警數(shù)據(jù), 便于查詢、打印報警數(shù)據(jù);當(dāng)某處可燃氣體濃度超限時對應(yīng)圖標(biāo)閃爍并語音報警。
3 軟件設(shè)計
燃氣監(jiān)測主機上軟件采用組態(tài)軟件組態(tài)王, 實現(xiàn)動畫效果、實時數(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，無校驗。波特率：9600BPS。支持03、06讀寫命令。通信時為從機方式。上位機提出命令請求，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)滿足通信規(guī)約，從機做出響應(yīng)。（采樣周期最好>1000MS，以免過于頻繁相應(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現(xiàn)了組態(tài)王與報警器的通信。
可燃氣體檢測報警軟件實現(xiàn)了報警數(shù)據(jù)及狀態(tài)實時顯示;報警位置閃爍, 語音提示, 彈出窗口文字提示, 要求確認(rèn);檢測點圖像顯示;報警數(shù)據(jù)存儲, 歷史記錄保存;歷史報警記錄查詢、打印;人工巡檢數(shù)據(jù)查詢、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?？扇細怏w遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 在監(jiān)測報警主機上啟用遠程控制服務(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)的任一計算機上, 啟用遠程控制客戶端軟件, 使用授權(quán)的用戶名和密碼, 就可獲得可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)的控制權(quán)。通過油田企業(yè)網(wǎng), 上級主管單位或調(diào)度室可隨時查看項目運行情況, 必要時可通過網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的運行。
4 結(jié)論
油氣站庫的安全包括可燃氣體監(jiān)測和工業(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;可燃氣體監(jiān)測報警可與工業(yè)監(jiān)視相結(jié)合, 當(dāng)某處可燃氣體濃度過高時, 直接由計算機控制工業(yè)監(jiān)視畫面切換到該處, 檢測是否出現(xiàn)油罐冒頂、漏油、盜油、著火等事故。本文主要介紹了罐區(qū)可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng), 該系統(tǒng)采用了組態(tài)軟件與自主研發(fā)的可燃氣體監(jiān)測報警器通信, 并與油田企業(yè)網(wǎng)相連, 實現(xiàn)了油氣站庫安全信息數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化管理。油氣站庫可燃氣體遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)在某油田實施后, 經(jīng)過多年運行, 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, 對安全生產(chǎn)管理現(xiàn)代化起到了促進作用, 并可與工業(yè)監(jiān)視系統(tǒng)相結(jié)合, 防患于未然?？扇細怏w遠程監(jiān)測與報警系統(tǒng)中采用的遠程數(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)化遠程控制等技術(shù), 對油田新建油庫或原油庫改造具有一定的參考價值。
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