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摘 要：随着工业计算机自动控制技术的发展和普及，构建油田集输泵站关键安全节点自动控制系统已成为可能。本文从降低现场操作人员操作强度，提高站库安全生产的角度出发，介绍目前油田基层泵站自动监控系统的使用现状，讨论确立油田基层集输泵站关键监控节点的原则，并提出构建节点自动控制系统的方法，从而实现泵站突发事件的响应和处理自动化，确保集输泵站的生产安全。
关键词：集输泵站；关键节点；自动响应
前言
作为油田油气生产的重要一环，集输泵站有着工艺流程相对复杂，现场设备种类繁多，站内生产工艺环环相扣的特点，生产环节中出现问题时，会对整个上下游油水井的生产造成较大影响。
近年来，随着计算机自动监控技术的不断发展，各采油厂在基层泵站均不同程度推广使用了计算机自动监控系统，实现了泵站生产现场数据的远程实时监测，大大提升了现场操作人员对现场设备运行状态的实时掌握程度，有效保证了集输泵站的安全运行。
本文从油田泵站现有计算机监控系统出发，讨论构建泵站内关键生产节点自动控制系统的方案，达到泵站内生产节点事故自动判断、自动响应，自动处理的目标，提高泵站运行安全性。
泵站自动监控系统使用现状
油气集输泵站是油田油气生产过程中的重要一环，由于是24小时连续生产，在生产运行过程中难免会遇到电网掉电、现场运行设备故障等现象。泵站上游环节的采油队计量站故障，可能影响到数口油水井生产，而集输泵站故障则可能影响到数个采油队数百口油水井的生产，甚至釀成重大事故。因而，油气集输泵站的安全生产历来都被各个采油厂作为安全重点加以监控。
随着计算机自动监控技术的发展，目前油田各基层集输泵站都不同程度推广了计算机远程监控系统，实现了泵站现场设备压力、液位、流量、温度及电机运行状态的实时监测，大大提高了生产安全性。
基层泵站计算机监控系统的开发上大致经历了两个过程：监测控制与数据采集系统（SCADA）和现场总线控制系统（FCS）。
1.SCADA（监测控制与数据采集系统）
SCADA系统采用了“查询—处理”模式，由设在调度中心的计算机监控系统，通过数据传输系统对设在生产现场的控制系统进行定期巡回查询，连续采集各现场操作设备的数据和状态信息，并向现场发出操作和调整指令，采用对点式及多点式的查询——处理方式。
该系统在布线时采用点对点布置，抗干扰性较强，但存在掉电后现场数据丢失的问题，需要设置不间断电源。随着设置的监控点增多，对计算机性能要求也相应提高。此外，由于数据采用的是对点式的专用传输系统，安装成本较高，数据共享的实现较为困难，现已基本淘汰。
2.FCS（现场总线控制系统）
FCS系统采用了总线通信方式，打破了传统模拟控制系统采用的一对一设备连线模式。控制功能可不依赖控制室计算机而直接在现场完成，实现了系统分布控制。
现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成。与传统分散控制系统相比，硬件数量减少，便于安装维护。同时具有高度分散性，它可以由现场设备组成自治回路，可完成控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行情况，便于分析故障原因并及时排除。
自动响应调控节点的选择原则
常规集输泵站主要分为油、水、气三套基本流程。各个流程间的相关性都较强，但各个设备在生产过程中的重要程度却不尽相同，因而，应当对站内自动调控点进行级别划分。划分响应级别的目的，是为了根据泵站内油、水、气的特性和故障可能造成的危害后果，设置相应的响应级别，从而构建出合理的节点控制系统，达到突发故障的分级响应。
在响应级别划分上，我们可以根据故障危害，将响应级别划分为高、中、低三级，如电网掉电的级别响应应设为高级，泵故障停运的级别设定为中级，其它故障设为低级，具体划分可依据各站实际流程来确定。
例如，出现原油脱水泵故障停运时，常规人工操作步骤为：停运加热炉→关闭故障脱水泵→启运备用泵→运行加热炉→分析排除故障。此时，应考虑将加热炉与脱水泵作为一个控制节点。根据各泵站实际工艺流程，划分出合理的控制节点和节点响应级别，有针对地开发出相应节点自动控制系统，才能提高泵站运行的安全性和自动化程度。
构建节点自动控制系统
构建出合理的控制节点，我们可以设计出节点自动控制系统的工作原理。从操作智能化的角度考虑，还可以在人工检查完成后增加自动启运程序。
以泵站原油处理链中的脱水泵故障停运为例，我们可以构建如下响应流程：脱水泵故障停运→控制系统采样判断→系统发出报警→自动切断加热炉供油供电→自动关闭脱水泵出口→显示系统当前状态并记录。
在对应的硬件改造方面，同样以上述故障为例，在不对现有生产流程进行大规模改造的基础上，可通过在脱水泵出口管线上增加旁通电磁阀，加热炉供油电磁阀与电路断路器等方式，达到脱水泵加热炉控制节点的事故自动响应。
节点控制系统的构建，关键问题是要实现不同流程、不同岗位的数据共享，其目的是实现不同岗位间的响应协调。
由于现场总线控制系统（FCS）在通讯协议上是公开的，不同厂家的设备之间可以进行互联并实现信息交换，用户可以按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。同时，可以通过工业PC机内总线插槽的PC接口板与现场总线网段连接，通过扩展PCI接口卡的方式组成总线系统，实现总线网段的扩展，达到不同协议间的多台计算机现场数据共享。采用这种方式，还可以实现多台计算机联动，扩充生产现场参数的监测数目，实现现场数据的自动共享。
节点自动控制系统的发展方向
可以预见，随着计算机自动监控技术的进一步完善和发展，节点自动控制系统可以在油田油气生产过程中发挥出色的作用。用发展的观点审视节点自动控制系统，该系统未来的发展方向有以下几个：
1.系统小型化、专业化及智能化
从发展趋势上看，节点自动控制系统应当向着系统小型化、专业化和智能化的方向发展。
目前油气集输泵站自动监控系统功能相对单一，仅能完成自动监测功能，扩展相应的控制功能，一方面会增加计算机系统的运行负荷，另一方面，实现站内所有现场设备参数的完全监控也有一定困难。因而，针对特殊流程和关键流程，可以开发制作出专门的节点控制系统，例如采用单板机微处理芯片对特殊工艺流程实现智能程序控制，可以大大缩小设备体积，提高功能针对性，节约开发使用成本。
根据集输泵站的常规工艺设备，可以尝试设计开发有针对性的通用控制系统，增加系统的通用性，便于后期整个控制系统的维护。
2.实现站内全流程的系统响应和自动处理
由于泵站内工艺流程的系统相关程度较高，除构建如脱水泵—加热炉这样的基本节点控制系统外，还可根据泵站实际情况将节点概念扩大化。
例如，将站内整个原油处理流程、整个污水处理流程分别作为一个节点考虑，结合每个基本节点控制系统，整合全站的自动控制系统。这样设计开发出的节点自动控制系统，将更具有全局调控性，会大大提升整个泵站的生产协调。
3.实现采油队—泵站、泵站—输气队、泵站—注水队的联动响应
由于集输泵站在整个油气生产过程中起着承上启下的作用，采油队、输气队、注水队等泵站的上下级流程具有相互影响，相互制约的特点。
从提高油气生产全局自动化的角度出发，未来节点自动控制系统的发展，应将泵站的上下级相关流程均作为一个系统中加以考虑，增加采油队、输气队、注水队等相关生产单位的的故障响应，从而达到整个油气生产系统的响应自动化。
结束语
随着计算机自动监控技术的发展，充分发挥计算机自动监控系统在油田油气集输泵站的作用，可以减轻现场操作人员的操作强度，避免人为操作失误导致的事故发生，确保整个油气生产流程链的正常运行。
构建节点自动响应控制系统，实现集输泵站故障响应和应急处理自动化，可以大幅提高集输泵站现场运行安全性，提高现场设备操作自动化，在油田保油增产过程中发挥出重要的作用。
关键词：集输泵站；关键节点；自动响应
前言
作为油田油气生产的重要一环，集输泵站有着工艺流程相对复杂，现场设备种类繁多，站内生产工艺环环相扣的特点，生产环节中出现问题时，会对整个上下游油水井的生产造成较大影响。
近年来，随着计算机自动监控技术的不断发展，各采油厂在基层泵站均不同程度推广使用了计算机自动监控系统，实现了泵站生产现场数据的远程实时监测，大大提升了现场操作人员对现场设备运行状态的实时掌握程度，有效保证了集输泵站的安全运行。
本文从油田泵站现有计算机监控系统出发，讨论构建泵站内关键生产节点自动控制系统的方案，达到泵站内生产节点事故自动判断、自动响应，自动处理的目标，提高泵站运行安全性。
泵站自动监控系统使用现状
油气集输泵站是油田油气生产过程中的重要一环，由于是24小时连续生产，在生产运行过程中难免会遇到电网掉电、现场运行设备故障等现象。泵站上游环节的采油队计量站故障，可能影响到数口油水井生产，而集输泵站故障则可能影响到数个采油队数百口油水井的生产，甚至釀成重大事故。因而，油气集输泵站的安全生产历来都被各个采油厂作为安全重点加以监控。
随着计算机自动监控技术的发展，目前油田各基层集输泵站都不同程度推广了计算机远程监控系统，实现了泵站现场设备压力、液位、流量、温度及电机运行状态的实时监测，大大提高了生产安全性。
基层泵站计算机监控系统的开发上大致经历了两个过程：监测控制与数据采集系统（SCADA）和现场总线控制系统（FCS）。
1.SCADA（监测控制与数据采集系统）
SCADA系统采用了“查询—处理”模式，由设在调度中心的计算机监控系统，通过数据传输系统对设在生产现场的控制系统进行定期巡回查询，连续采集各现场操作设备的数据和状态信息，并向现场发出操作和调整指令，采用对点式及多点式的查询——处理方式。
该系统在布线时采用点对点布置，抗干扰性较强，但存在掉电后现场数据丢失的问题，需要设置不间断电源。随着设置的监控点增多，对计算机性能要求也相应提高。此外，由于数据采用的是对点式的专用传输系统，安装成本较高，数据共享的实现较为困难，现已基本淘汰。
2.FCS（现场总线控制系统）
FCS系统采用了总线通信方式，打破了传统模拟控制系统采用的一对一设备连线模式。控制功能可不依赖控制室计算机而直接在现场完成，实现了系统分布控制。
现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成。与传统分散控制系统相比，硬件数量减少，便于安装维护。同时具有高度分散性，它可以由现场设备组成自治回路，可完成控制的基本功能，并可以随时诊断设备的运行情况，便于分析故障原因并及时排除。
自动响应调控节点的选择原则
常规集输泵站主要分为油、水、气三套基本流程。各个流程间的相关性都较强，但各个设备在生产过程中的重要程度却不尽相同，因而，应当对站内自动调控点进行级别划分。划分响应级别的目的，是为了根据泵站内油、水、气的特性和故障可能造成的危害后果，设置相应的响应级别，从而构建出合理的节点控制系统，达到突发故障的分级响应。
在响应级别划分上，我们可以根据故障危害，将响应级别划分为高、中、低三级，如电网掉电的级别响应应设为高级，泵故障停运的级别设定为中级，其它故障设为低级，具体划分可依据各站实际流程来确定。
例如，出现原油脱水泵故障停运时，常规人工操作步骤为：停运加热炉→关闭故障脱水泵→启运备用泵→运行加热炉→分析排除故障。此时，应考虑将加热炉与脱水泵作为一个控制节点。根据各泵站实际工艺流程，划分出合理的控制节点和节点响应级别，有针对地开发出相应节点自动控制系统，才能提高泵站运行的安全性和自动化程度。
构建节点自动控制系统
构建出合理的控制节点，我们可以设计出节点自动控制系统的工作原理。从操作智能化的角度考虑，还可以在人工检查完成后增加自动启运程序。
以泵站原油处理链中的脱水泵故障停运为例，我们可以构建如下响应流程：脱水泵故障停运→控制系统采样判断→系统发出报警→自动切断加热炉供油供电→自动关闭脱水泵出口→显示系统当前状态并记录。
在对应的硬件改造方面，同样以上述故障为例，在不对现有生产流程进行大规模改造的基础上，可通过在脱水泵出口管线上增加旁通电磁阀，加热炉供油电磁阀与电路断路器等方式，达到脱水泵加热炉控制节点的事故自动响应。
节点控制系统的构建，关键问题是要实现不同流程、不同岗位的数据共享，其目的是实现不同岗位间的响应协调。
由于现场总线控制系统（FCS）在通讯协议上是公开的，不同厂家的设备之间可以进行互联并实现信息交换，用户可以按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。同时，可以通过工业PC机内总线插槽的PC接口板与现场总线网段连接，通过扩展PCI接口卡的方式组成总线系统，实现总线网段的扩展，达到不同协议间的多台计算机现场数据共享。采用这种方式，还可以实现多台计算机联动，扩充生产现场参数的监测数目，实现现场数据的自动共享。
节点自动控制系统的发展方向
可以预见，随着计算机自动监控技术的进一步完善和发展，节点自动控制系统可以在油田油气生产过程中发挥出色的作用。用发展的观点审视节点自动控制系统，该系统未来的发展方向有以下几个：
1.系统小型化、专业化及智能化
从发展趋势上看，节点自动控制系统应当向着系统小型化、专业化和智能化的方向发展。
目前油气集输泵站自动监控系统功能相对单一，仅能完成自动监测功能，扩展相应的控制功能，一方面会增加计算机系统的运行负荷，另一方面，实现站内所有现场设备参数的完全监控也有一定困难。因而，针对特殊流程和关键流程，可以开发制作出专门的节点控制系统，例如采用单板机微处理芯片对特殊工艺流程实现智能程序控制，可以大大缩小设备体积，提高功能针对性，节约开发使用成本。
根据集输泵站的常规工艺设备，可以尝试设计开发有针对性的通用控制系统，增加系统的通用性，便于后期整个控制系统的维护。
2.实现站内全流程的系统响应和自动处理
由于泵站内工艺流程的系统相关程度较高，除构建如脱水泵—加热炉这样的基本节点控制系统外，还可根据泵站实际情况将节点概念扩大化。
例如，将站内整个原油处理流程、整个污水处理流程分别作为一个节点考虑，结合每个基本节点控制系统，整合全站的自动控制系统。这样设计开发出的节点自动控制系统，将更具有全局调控性，会大大提升整个泵站的生产协调。
3.实现采油队—泵站、泵站—输气队、泵站—注水队的联动响应
由于集输泵站在整个油气生产过程中起着承上启下的作用，采油队、输气队、注水队等泵站的上下级流程具有相互影响，相互制约的特点。
从提高油气生产全局自动化的角度出发，未来节点自动控制系统的发展，应将泵站的上下级相关流程均作为一个系统中加以考虑，增加采油队、输气队、注水队等相关生产单位的的故障响应，从而达到整个油气生产系统的响应自动化。
结束语
随着计算机自动监控技术的发展，充分发挥计算机自动监控系统在油田油气集输泵站的作用，可以减轻现场操作人员的操作强度，避免人为操作失误导致的事故发生，确保整个油气生产流程链的正常运行。
构建节点自动响应控制系统，实现集输泵站故障响应和应急处理自动化，可以大幅提高集输泵站现场运行安全性，提高现场设备操作自动化，在油田保油增产过程中发挥出重要的作用。