張勝紅

摘 要：在成品油輸送場站中，輸油站點地域分布較散，對SCADA系統(tǒng)控制機房、通訊機房等區(qū)域的運行環(huán)境難以管理。在基于SCADA系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)架構上提出輸油站點環(huán)境溫、濕度集中監(jiān)控管理的方法，以實現(xiàn)延長輸油站點各類設備生命周期，達到運行穩(wěn)定和節(jié)能環(huán)保的目的，并為場站實現(xiàn)無人值守提供必要硬件保障。

關鍵詞：機房；溫濕度；節(jié)能環(huán)保；無人值守

1、概述

在成品油管道輸送站點中，依靠各種配電、儀表、自動化、通信等設備組合成站點控制成品油管道穩(wěn)定運行，但輸送站點環(huán)境的溫、濕度會影響設備的運行穩(wěn)定性。隨著輸油站點自動化控制程度逐步提升，各類電氣儀表設備對運行環(huán)境的要求越來越高，在輸油站點開展環(huán)境溫、濕度的規(guī)范化、標準化、直觀化、高標準的管理，對降低設備故障率、延長設備的生命周期、保障生產穩(wěn)定具有重要意義，同時，合理的溫、濕度調控系統(tǒng)可以降低能耗，達到節(jié)能減排的目的。所以，在輸油站點中，各區(qū)域環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控是很有必要的。

2、現(xiàn)狀

目前，貴州轄區(qū)內共有9個輸油站點，輸油站在機房、配電間、通訊室等區(qū)域對環(huán)境的溫、濕度的管理較為薄弱，部分區(qū)域未納入管理，未重視溫、濕度管理對各類設備運行影響的重要性。一是依靠人工巡檢，間隔時間較長，經常出現(xiàn)漏檢和不檢等問題；二是輸油站空調系統(tǒng)溫、濕度未按標準設定，沒有季節(jié)性、地域性；三是空調系統(tǒng)依靠外部電源供電，雷雨季節(jié)經常出現(xiàn)晃電，供電穩(wěn)定性較差，經常自動關機或故障導致機房溫、濕度失控，不能及時發(fā)現(xiàn)溫、濕度超標等問題；四是輸油站空調長期運行，調節(jié)性能下降，導致能耗較高，達不到節(jié)能減排要求；五是在部分自動閥室的RTU室、電池間，空間狹小，沒有空調系統(tǒng)，成為溫、濕度自控盲區(qū)。

2.1輸油站溫、濕度的影響

輸油站點的環(huán)境溫、濕度對各類儀表、儀器會有影響。

溫度偏高，易使機器設備散熱不暢，影響設備運行的穩(wěn)定性和可靠性，甚至造成宕機，影響系統(tǒng)運行；長期高溫運行風險增加，溫度升高將導致磁盤記錄錯誤、傳輸誤碼率增高甚至失效、服務器自動保護停止工作、服務器硬盤損壞、計算機時鐘主頻降低及UPS鉛酸密封免維護電池使用壽命急劇下降等危害。

濕度過大，易引起通信設備的金屬部件和插接件銹蝕，并引起電路板、插接件和布線的絕緣下降，造成電路短路，空氣太干燥又容易引起靜電，危害設備安全。為保持通訊機房的相對濕度契合規(guī)范，可視具體情況在機房安裝加濕器或抽濕機。

2.2輸油站場區(qū)域環(huán)境溫、濕度要求

按照《關于對〈國家管網(wǎng)集團華南公司電氣管理暫行細則〉中電氣設備運行環(huán)境管理要求的說明》和《國家管網(wǎng)集團華南公司電氣管理暫行細則》，8.3.8條規(guī)定：高、低壓變配電室的運行環(huán)境溫度控制在10°C-30°C，相對濕度40%-70%為宜，達不到要求的應裝設帶有除濕功能的空調設備。

8.4.3 條規(guī)定：UPS應具備良好的運行環(huán)境，運行環(huán)境溫度控制在10°C-30°C、相對濕度40%-70%為宜，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

8.10.2條規(guī)定：變頻器間運行環(huán)境應為無塵、通風、無易燃易爆氣體、無腐蝕性氣體、無劇烈振動的室內環(huán)境，環(huán)境溫度應控制在10°C-30°C，濕度控制在40%-70%之間，嚴禁陽光直射。

依據(jù)《國家管網(wǎng)集團華南公司自動化管理細則》對自控機柜間溫、濕度要求：溫度為18℃-28℃，濕度為30%-70%，并采取必要的降溫、除濕、防潮、防塵措施。

2.3輸油站溫、濕度監(jiān)控位置

因環(huán)境溫、濕度對各類設備均有不同的影響，所以需對成品油管道輸油站的室外環(huán)境、SCADA系統(tǒng)控制室等場所溫、濕度進行有效的監(jiān)控，對配電間、不間斷電源UPS間、SCADA系統(tǒng)操作室、變頻器室、陰極保護間、通訊機房、備件儲存室及自動閥室等區(qū)域進行不間斷的溫、濕度監(jiān)控。

2.4輸油站環(huán)境溫、濕度引起故障案例

在輸油站也出現(xiàn)多次因為機房環(huán)境溫、濕度超標運行導致設備異常問題發(fā)生，比如：2023年6月28日17：04分，堯龍山站出現(xiàn)SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中斷，檢查為SCADA系統(tǒng)服務器自動重啟，核查為機柜間房間溫、濕度器顯示溫度為31℃，服務器因為柜內溫度超高，服務器自動停機。2023年6月28日13時28分發(fā)生西南北線SCADA數(shù)據(jù)閃斷事件，通訊中斷20S，經查明是河池中繼站設備維護清理灰塵作業(yè)，光傳輸板卡因溫度過高設備自動重啟，導致路由重新計算，部分站點出現(xiàn)閃斷情況。除了典型案例之外，很多設備的故障根源均間接性的與環(huán)境溫、濕度管控不合理有關。

3、溫、濕度集中監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 溫、濕度信號采集

在SCADA系統(tǒng)信號采集時，依靠RS-485串口系統(tǒng)MODBUS通信協(xié)議進行信號采集讀取溫、濕度數(shù)據(jù)，每個區(qū)域的溫、濕度控制器數(shù)據(jù)經過串口服務器24小時不間斷采集，集中送PLC模塊進行處理完成數(shù)據(jù)采集，如圖1。

3.2數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控

基于目前SCADA系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡，每個輸油站使用了溫、濕度系統(tǒng)后，通過內部生產網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦菊{度服務器進行集中監(jiān)控處理，通訊架構如圖2。

3.3 集中監(jiān)控

3.3.1站點監(jiān)控數(shù)據(jù)表

在SCADA系統(tǒng)監(jiān)控畫面數(shù)據(jù)表內建立站場各區(qū)域溫、濕度監(jiān)控數(shù)據(jù)表，并在主監(jiān)控畫面上組態(tài)一個總報警點提示溫濕度超標報警，便于站場巡檢人員巡檢查看，數(shù)據(jù)正常時為綠色，報警時為紅色或者黃色。

3.3.2集中監(jiān)控

在區(qū)域調度集中監(jiān)控室操作站畫面的數(shù)據(jù)表頁面上，制作溫、濕度集中監(jiān)控數(shù)據(jù)表，采集轄區(qū)內各站點的溫、濕度數(shù)據(jù)，集中在一個數(shù)據(jù)表內顯示，當實時數(shù)據(jù)超過設定報警值時，數(shù)據(jù)閃爍且變色，在主監(jiān)控畫面上組態(tài)一個總報警點提示溫、濕度超標報警。

集中監(jiān)控畫面也可以將門禁狀態(tài)、機房灰塵檢測等數(shù)據(jù)一同采集后進行集中監(jiān)控運行。

3.3.3報警設置

報警閾值的設置在每個區(qū)域均不同，室外溫、濕度只作為參考數(shù)據(jù)可以不設置報警閾值，有特別需求的可以按照站點需要進行設置；對其他區(qū)域根據(jù)公司和規(guī)范要求進行設置，可以根據(jù)站點位置和季節(jié)性不同而將報警閾值做出適當調整，將報警閾值適當縮小或者放寬，以適用于當?shù)卣军c的管理需求。當溫、濕度達到設定值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警信息提示監(jiān)控人員某區(qū)域溫、濕度不達標，需要人工現(xiàn)場處置，直到溫、濕度恢復正常穩(wěn)定后才消除報警提示信息。

3.4溫、濕度運行記錄

監(jiān)控站點可以根據(jù)需求，將采集的溫、濕度數(shù)據(jù)作為歷史曲線進行保存，對于出現(xiàn)報警異常的信息錄入報警事件信息保存至數(shù)據(jù)庫，便于后期進行數(shù)據(jù)分析和問題調查研判。

4、PLC與調節(jié)系統(tǒng)的控制

4.1PLC與空調系統(tǒng)的通訊

空調控制可以與廠家開發(fā)，通過PLC與空調控制器進行RS485通訊或者其他通訊方式，根據(jù)輸油站點區(qū)域配置，安裝需要的控制命令寫給空調控制器達到自動控制空調系統(tǒng)的目的。

4.2空調系統(tǒng)的監(jiān)控與調節(jié)

4.2.1自動調節(jié)

根據(jù)地域不同和季節(jié)性區(qū)別編寫匹配的控制邏輯，配合長期積累的經驗值進行設定，在寒冷的季節(jié)，系統(tǒng)自動升高空調系統(tǒng)的控制溫度，在炎熱的季節(jié)，系統(tǒng)自動降低空調系統(tǒng)的控制溫度。例如：控制機房要求溫度控制在18℃-28℃之間，系統(tǒng)依據(jù)時鐘辨別季節(jié)性并結合日平均溫度進行自動調整，冬季空調溫度設定在20℃，夏季空調系統(tǒng)設定在26℃。帶除濕功能的空調在濕度接近超標時，啟動除濕或者補濕功能。

當PLC系統(tǒng)給空調設定一個溫度點后，空調系統(tǒng)自動運行調節(jié)室內溫度，經過10分鐘后空調沒有將環(huán)境溫度調整到設定點溫度，PLC再次將當前溫度設定值降低或者升高一個梯度，再次進行檢測，調整依舊不能調節(jié)到設定值，PLC將自動發(fā)出空調系統(tǒng)異常需要檢查維護報警信息。

4.2.2手動調節(jié)

除了PLC可以通過自動調節(jié)功能外，還可以通過操作員遠程對空調系統(tǒng)進行手動調節(jié)，從監(jiān)控畫面遠程發(fā)出控制指令，啟?？照{系統(tǒng)、給定溫度值、啟動除濕功能等使環(huán)境溫、濕度符合使用要求。

4.2.3空調系統(tǒng)自診斷

PLC與空調系統(tǒng)通訊后，可以監(jiān)控空調系統(tǒng)的健康狀態(tài)，當出現(xiàn)系統(tǒng)掉電、故障等問題時，PLC將發(fā)出預警信息，達到系統(tǒng)自診斷的目的。

5、集中監(jiān)控效果分析

輸油站場實現(xiàn)了溫、濕度數(shù)據(jù)自動采集集中監(jiān)控后，對輸油站數(shù)字化、智能化、自動化、人工成本、綠色能效及設備穩(wěn)定運行管理等多方面都有較好的改善和提升。

5.1提升輸油場站自動化水平

輸油站場的環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)自動采集集中監(jiān)控后，系統(tǒng)提供自動調節(jié)和報警提示，比如自動設定溫、濕度值、自動啟動風機等，為實現(xiàn)輸油站場無人值守提供硬件支撐，降低人工成本，間接提升了輸油站的數(shù)字化、智能化、自動化水平。

5.2增加設備運行環(huán)境穩(wěn)定性

系統(tǒng)將檢測空調系統(tǒng)的運行情況，及時提示站場維保人員對故障進行排查，避免因為空調系統(tǒng)掉電、故障等原因導致溫、濕度調控失控，導致生產運行設備異常；將溫、濕度與空調系統(tǒng)進行融合運行后，將環(huán)境溫、濕度嚴格控制在運行范圍內，有效防止了設備運行環(huán)境溫度不達標情況，為設備運行穩(wěn)定性提供了有效保障，延長了輸油站點設備運行生命周期。

5.3能效分析

目前，空調系統(tǒng)均是以固定值設置方式運行，不能根據(jù)自然環(huán)境溫、濕度和機房內溫、濕度進行自動調節(jié)，降低空調系統(tǒng)的負荷，當PLC與空調系統(tǒng)結合后，根據(jù)環(huán)境需要設置合理的溫、濕度值，有效地減小空調系統(tǒng)的負荷，從而達到節(jié)能減排的效果。

5.4做到有據(jù)可查

按照目前國家管網(wǎng)的管理要求，做到凡事有章可依，凡事有據(jù)可查，SCADA系統(tǒng)對采集的環(huán)境溫、濕度數(shù)據(jù)進行曲線記錄，歷史報警信息記錄，當出現(xiàn)關聯(lián)性事故事件后，可以有效地開展數(shù)據(jù)查詢和分析，彌補了人工記錄數(shù)據(jù)不全、不完整、容易丟失的問題。

5.5為設備管理提供數(shù)據(jù)分析

根據(jù)調查研究，環(huán)境溫、濕度會直接影響設備的運行穩(wěn)定性和可靠性，在不達標的環(huán)境中，設備運行的故障率往往較高，PLC采集設備運行環(huán)境數(shù)據(jù)后，結合設備故障率進行大數(shù)據(jù)分析，為提升生產設備管理提供良好的數(shù)據(jù)分析基礎。

5.6為火災提供報警

當區(qū)域內部分設備或者區(qū)域發(fā)生火災時，環(huán)境溫度會迅速上升，濕度隨著火災的消耗也會出現(xiàn)對應的變化，系統(tǒng)檢測環(huán)境溫、濕度超標后會發(fā)出報警，提示人工進行檢查，間接為火災等問題提供預警信息，防止火災進一步擴大。

總結

針對目前輸油站場各區(qū)域環(huán)境溫、濕度管理均處于粗放管理模式，站點分布廣和分散不易管理的特點，本文以提升成品油輸油站場整體設備運行穩(wěn)定性的角度，根據(jù)年度季節(jié)性不同、區(qū)域性差別、地域差異等因素按照個區(qū)域空間環(huán)境溫、濕度要求，提供了基于SCADA監(jiān)控平臺的溫、濕度數(shù)據(jù)連續(xù)采集、自動監(jiān)控、報警、自動調節(jié)的功能系統(tǒng)管理，也可將門禁管理、灰塵監(jiān)控、電源參數(shù)等輔助設備納入系統(tǒng)化管理，有效提升輸油站的數(shù)字化、智能化和自動化水平，為輸油站場的設備運行管理水平和無人值守需求提供有效的保證，同時為綠色環(huán)保節(jié)能減排提供有效支撐。

作者單位：國家石油天然氣管網(wǎng)集團有限公司華南公司貴州輸油部