郭 東，張淑紅，黃宗杰

（北京航天拓?fù)涓呖萍加邢挢?zé)任公司，北京 100176)

隨著社會的不斷發(fā)展，城市燃?xì)庀到y(tǒng)不斷完善，由于城市燃?xì)庀到y(tǒng)相對較為復(fù)雜，因此，進(jìn)行調(diào)控的難度較大。在另一方面，由于城市燃?xì)庀到y(tǒng)對于城市的發(fā)展而言十分重要，社會對于效率的追求也相對較高，因此，必須建立起一套安全的城內(nèi)燃?xì)膺h(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程安全調(diào)控的基本功能[1]。針對此問題，本研究主要對遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的基本架構(gòu)、調(diào)節(jié)方式以及安全調(diào)控策略進(jìn)行全面分析，以推動我國城市燃?xì)獾倪M(jìn)一步發(fā)展。

1 遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)架構(gòu)介紹

城市燃?xì)膺h(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)主要指的是工作人員可以根據(jù)燃?xì)庳?fù)荷的變化情況，使用SCADA系統(tǒng)對目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的調(diào)節(jié)。在進(jìn)行調(diào)節(jié)的過程中，使用通訊系統(tǒng)將相關(guān)協(xié)議發(fā)放到控制器中，控制器負(fù)責(zé)基本的調(diào)節(jié)功能，使用現(xiàn)場的儀表可以對目標(biāo)的基本情況進(jìn)行全面的反饋，進(jìn)而保障城內(nèi)用戶的供氣穩(wěn)定性[2]。

該系統(tǒng)主要可以由四部分構(gòu)成，分別是SCADA系統(tǒng)、通信設(shè)備、控制器以及儀器儀表。SCADA系統(tǒng)處于整個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的上位系統(tǒng)之中，可以對控制器中傳來的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行接收，對于異常的數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，工作人員可以使用SCADA系統(tǒng)將相關(guān)需求傳送到控制器之中?？刂破鞯闹饕δ芫褪遣杉鞣N數(shù)據(jù)資料，并對某些裝置進(jìn)行控制，控制器可以將現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)資料以及獲取的信號信息傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng)之中，也可以將工作人員的指令傳輸?shù)綀?zhí)行器之中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制的基本功能。通信設(shè)備屬于控制器與SCADA系統(tǒng)之間的傳輸通道，目前常見的通訊方式可以分為三種類型，分別是DDA專線傳輸、CDMA無線傳輸以及GPRS無線傳輸，在建立遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的過程中，為了保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行?。一般會建立兩種通訊方式，進(jìn)而達(dá)到一用一備的基本目的，在主通訊系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題以后，備用的通訊系統(tǒng)將會自動切換為主要的通訊方式。如果有必要，可以在調(diào)壓站內(nèi)建立一條DDN專線通訊方式，進(jìn)而使得遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及響應(yīng)速度都可以得到全面的提高。在另一方面，為了保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，無論是控制器還是SCADA系統(tǒng)，都會執(zhí)行DNP3.0協(xié)議，而現(xiàn)場的儀器儀表與控制器之間的通訊將會執(zhí)行MODBUS協(xié)議，現(xiàn)場的儀器儀表可以將采集的數(shù)據(jù)資料轉(zhuǎn)化為電信號，然后傳輸?shù)娇刂破髦校@是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)功能的基本依據(jù)，同時(shí)，為了保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，工作人員需要定期對儀器儀表進(jìn)行檢查，通訊模塊也需要定期進(jìn)行有效的維護(hù)。

2 遠(yuǎn)程調(diào)控的調(diào)節(jié)方式和模式

對于遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式而言，可以根據(jù)設(shè)備的控制原理，將其分為兩種類型，分別是直接調(diào)節(jié)和間接調(diào)節(jié)。在直接調(diào)節(jié)方式中，調(diào)節(jié)使用的設(shè)備為電動調(diào)節(jié)閥，電動調(diào)節(jié)閥可以通過電源驅(qū)動進(jìn)而對調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控。在間接調(diào)節(jié)方式中，自力式的調(diào)壓器為最基礎(chǔ)的設(shè)備，通過對指揮器的壓力值進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控的基本功能，在指揮器內(nèi)部，壓力值由彈簧力和外加壓力所決定。根據(jù)城內(nèi)燃?xì)獾幕拘枨笠约俺鞘腥細(xì)夥系淖兓闆r，可以將遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)的調(diào)控模式分為多種類型，例如手動調(diào)壓、手動調(diào)流、自動調(diào)壓等。在城內(nèi)燃?xì)庹{(diào)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常問題時(shí)，為了保障燃?xì)庀到y(tǒng)工況的穩(wěn)定性，同時(shí)也為了防止出現(xiàn)其他類型的事故問題，工作人員可以采用手動調(diào)壓模式，對于某些需要微調(diào)整的工作，工作人員也可以采用該種類型的調(diào)節(jié)模式。對于自動調(diào)壓而言，其主要是對恒定的壓力進(jìn)行合理的調(diào)整，如果城內(nèi)用戶對燃?xì)鈮毫Φ姆€(wěn)定性要求較高，則可以采用該種類型的調(diào)節(jié)模式。對于自動調(diào)流而言，其主要是對恒定的流量進(jìn)行合理的調(diào)整，如果城內(nèi)用戶對燃?xì)饬髁康姆€(wěn)定性要求較高，則可以采用該種類型的調(diào)節(jié)模式。在夏季低流模式下，可能會出現(xiàn)夜間的用氣量小于儀器儀表最小刻度的狀況，在這種狀況下遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)會出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差問題，針對這種狀況，在流量相對較低的前提下，工作人員可以關(guān)閉調(diào)壓器，僅使用管網(wǎng)內(nèi)的儲氣對用戶進(jìn)行供氣，在管道內(nèi)的壓力相對較低時(shí)，工作人員需要打開調(diào)壓器，進(jìn)而對管道進(jìn)行供氣，在管道內(nèi)的壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，停止向管道內(nèi)供氣[3]。

3 遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)安全調(diào)控策略

受到調(diào)壓器自身工作原理的影響，在調(diào)壓器的上下游會存在一定的壓差，在存在壓差的前提下才能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的基本功能，如果上下游的壓差相對較小，此時(shí)調(diào)壓器的閥口可能會自動關(guān)閉，此時(shí)將會失去遠(yuǎn)程調(diào)控的基本功能，因此，工作人員需要在調(diào)壓器中設(shè)置報(bào)警功能，在上下游的壓差低于某一個(gè)數(shù)值時(shí)可以報(bào)警，以此提示工作人員可能存在調(diào)壓器 閥口關(guān)閉的可能性，同時(shí)，工作人員也需要對調(diào)壓器上下游的壓力數(shù)值進(jìn)行合理的監(jiān)控，在符合調(diào)壓條件的前提下才開始實(shí)現(xiàn)重新調(diào)壓的基本功能。在進(jìn)行調(diào)流的過程中，如果出口位置處的壓力數(shù)值相對較高，可能會引起切斷閥門的問題，如果出口位置處的壓力數(shù)值相對較低，則會對下游用戶的用氣情況產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，在出口壓力位置處也需要設(shè)定專門的報(bào)警功能，當(dāng)出口位置處的壓力高于某一個(gè)數(shù)值時(shí)，此時(shí)設(shè)備內(nèi)的流量數(shù)值會低于原來的設(shè)定數(shù)值，此時(shí)工作人員需要將調(diào)流模式轉(zhuǎn)化為調(diào)壓模式，直到管道出口位置處的壓力恢復(fù)到正常的數(shù)值范圍為止，此時(shí)可以將調(diào)壓模式再次轉(zhuǎn)化為調(diào)流模式；當(dāng)出口位置處的壓力低于某一個(gè)數(shù)值時(shí)，此時(shí)設(shè)備內(nèi)的流量數(shù)值會高于原來的設(shè)定數(shù)值，工作人員需要將調(diào)流模式轉(zhuǎn)化為調(diào)壓輔助模式，直到管道出口位置處的壓力恢復(fù)到正常的數(shù)值范圍為止，此時(shí)可以將調(diào)壓模式再次轉(zhuǎn)化為調(diào)流模式。在另一方面，調(diào)壓器閥口位置處的開度可以影響到調(diào)壓過程中閥門的打開程度，在進(jìn)行升壓的過程中，隨著壓力數(shù)值的不斷增加，閥口的開度也會不斷增大，如果城內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)屬于環(huán)形狀態(tài)的管網(wǎng)，調(diào)流的過程中設(shè)定值相對較大，就會使得站場內(nèi)的出氣量不斷增加，直到所有的閥口都完全被打開，出氣量才不會變化，此時(shí)閥口可能會出現(xiàn)被卡死的狀況，無法正常的關(guān)閉，說明調(diào)壓器已經(jīng)出現(xiàn)了嚴(yán)重的損壞問題，會對整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行產(chǎn)生影響，因此，對于閥口的開度問題也需要設(shè)定專門的報(bào)警系統(tǒng)，在其開度達(dá)到95%時(shí)就開始進(jìn)行報(bào)警，此時(shí)工作人員需要停止調(diào)節(jié)工作，并對目標(biāo)設(shè)定值進(jìn)行全面的合理性分析。在夏季條件下，如果管道內(nèi)的壓力達(dá)到了設(shè)定值的下限，說明管道內(nèi)的天然氣已經(jīng)完全被消耗，工作人員需要打開調(diào)壓器，對管道進(jìn)行補(bǔ)氣，在管道內(nèi)的流量虧空嚴(yán)重時(shí)，打開調(diào)壓器，受到天然氣流量相對較大的影響，可能會引發(fā)流量計(jì)損壞問題，因此，工作人員需要對流量進(jìn)行準(zhǔn)確地把控。

4 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，由于城內(nèi)燃?xì)庀到y(tǒng)對于城市的發(fā)展十分重要，因此，建立合理的城內(nèi)燃?xì)膺h(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)十分重要，以實(shí)現(xiàn)城市燃?xì)獍踩{(diào)控的功能。由于城市燃?xì)庥脩魧τ趬毫土髁康姆€(wěn)定性要求相對較高，因此遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)可以采用調(diào)壓或者調(diào)流的模式。在安全調(diào)控策略方面，在部分設(shè)備位置處設(shè)定報(bào)警裝置，以防止設(shè)備損害影響城內(nèi)燃?xì)獾陌踩{(diào)控。