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科普知識
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氣管

Pilz PSS 4000系統在石油天然氣管道上的應用

發布日期:2022-04-27 點擊率:129 品牌:皮爾茲_Pilz

來自于Pilz公司的自動化系統—PSS 4000能夠實現控制功能的分散化以及輸入輸出的分散化,因此對于控制功能而言,相關控制程序位于何處進行處理是無關緊要的。這一特點恰好能夠滿足中國和緬甸間長達2500公里的天然氣管道自動化運行和監控的基本要求。整個傳輸管線上存在14個集氣傳輸站,在這些集氣傳輸站上分布著各自的PSS 4000自動化系統用于安全流程控制并且功能性安全等級能夠滿足SIL 3的要求,但這并不是全部,PSS 4000自動化系統除了處理安全相關任務外還能負責處理非安全相關自動化任務。

該天然氣傳輸管道起點位于緬甸西海岸,終點位于中國云南省昆明市境內并與中國境內自有的輸氣管線連成一體,將來自緬甸的天然氣資源通過陸上方式傳輸到中國的大部分地區,大大降低了從海上運輸的依賴。該管線屬于中國石油有限公司和緬甸油氣有限公司共同所有。此宏大工程從2009年開始施工至2013年7月輸氣管線開始運行,每年自西向東傳輸300億立方米天然氣,此外另一條原油管道目前也正在施工中。

整條管線上的14個集氣輸氣站負責輸氣過程的平穩和零故障運行。 在這個自動化處理過程中會涉及到如下幾個安全層面:盡可能避免人受到事故傷害、盡可能避免環境受到事故影響、盡可能避免設備遭到事故損壞。為了確保天然氣在如此長距離傳輸過程中的可靠性和安全性,必須確保管線中的壓力和溫度維持在一個特定范圍。如果管線中壓力減小,那么管線中的溫度就會降低。由于天然氣的特殊屬性,這將導致天然氣發生結晶現象,會對天然氣流量和管線系統產生一些列負面的影響。我們可以通過使用電氣加熱系統來避免天然氣發生結晶現象并且確保穩定持續的天然氣流量。在整個管線網絡中會有多個傳感器來監控溫度和流量速度,如果溫度值和流量速度值低于允許的最小值,那么加熱系統將會自動啟動。當溫度值和流量速度值高于某個設定值時,那么加熱系統會自動停止。依據管線運營方的要求,該安全機制必須絕對可靠地自動運行。但何種類型的安全設備能夠絕對可靠地監控、執行上述功能呢?假設溫度和流量速度低于允許的最小值,但安全設備并未發現這一現象,那么極端情況下會導致爆炸發生,給現場人員和周圍環境帶來極大的傷害和影響,此外天然氣供應也會長時間地中斷。爆炸事故所帶來的一系列費用支出將會是天文數字。

對于天然氣管線,其安全要求通常必須滿足SIL3的要求。作為安全領域的先導者—Pilz有幸參與了該管線項目,并為管線加熱系統提供了安全解決方案—PSS 4000系統,因為PSS 4000系統已經成功地應用在各種行業。PSS 4000系統能夠為您帶來最出色的軟硬件、網絡設備以及實時以太網SafetyNET p。該系統與傳統自動化解決方案的不同點在于,其擁有多種功能和組合選項,能夠涵蓋安全控制、標準控制、運動功能以及可視化診斷等多個領域。能夠適用于單臺設備,更能適用于組合設備。

該項目中必須對天然氣溫度和流量速度進行安全的PID控制。在市場上雖然有很多自動化系統能夠處理PID控制,但絕大多數都是非安全相關的PID控制。而PSS 4000系統既能涵蓋安全控制功能以及標準控制功能的特性,恰好能夠為客戶提供安全相關的PID控制。在該項目中我們采用PSS 4000系統中的高端控制器PSSuniversal PLC作為處理器,其可通過Modbus/TCP與上層控制系統進行通訊。在14個集氣輸氣站中,每個站點都配備了1個PSSuniversal PLC。其被用于安全地監控天然氣流量、溫度、壓力以及急停按鈕。除此之外,其還被用于控制蜂鳴器和信號指示燈。PSS 4000系統的軟件平臺PAS4000為使用者提供多種符合EN/IEC 61131-3的程序編輯器,友好的操作界面和操作方法使得今后程序的修改和調整變得非常方便簡單。

在該項目中Pilz除了提供元器件產品外,還同時參與在客戶的項目開發中,幫助客戶一同完成程序的編輯,并且還提供安全知識理論方面的支持。據悉另一條類似的天然氣管線(烏茲別克斯坦—中國)中也類似地使用到了PSS 4000系統。

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