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輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)研制

文檔作者：李亞平張華德高煒欣文檔來源： 1．中國石化管道儲運(yùn)分公司 2．西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年09月27日
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石油儀器
PETROLEUM INSTRUMEN I’s 2010年12月
·計算機(jī)與通訊技術(shù)·
輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)研制
李亞平 張華德 高煒欣
(1．中國石化管道儲運(yùn)分公司 江蘇徐州) (2．西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院陜西西安)
摘 要：分析了管道輸油場站工藝流程的特點，提出利用連通圖來描述場站工藝流程。通過對連通圖節(jié)點進(jìn)行分類，
使得具體調(diào)度任務(wù)的操作問題轉(zhuǎn)化為計算連通圖的輻射狀子圖問題。針對輸油場站連通圖包括了有向圖和無向圖的特
點，改進(jìn)傳統(tǒng)的搜索算法，使之可以針對調(diào)度任務(wù)，自動計算出操作步驟?；谠撍惴?，建立了場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：輸油場站；搜索算法；圖論；操作步驟
中圖法分類號：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—9134(2010)06．0060—04
0 引 言
管道輸油在現(xiàn)代油品運(yùn)輸中起著及其重要的作
用，場站是整個管道輸油操作的核心。場站的轉(zhuǎn)運(yùn)效
率影響著整個輸油的效率，常常會成為油品運(yùn)輸操作
過程的瓶頸。因此，在調(diào)度任務(wù)下達(dá)后，根據(jù)當(dāng)前工
況，快速確定合理的輸油流程，保證輸油系統(tǒng)整體的效
率，是非常關(guān)鍵的技術(shù)問題。
一般情況下，在調(diào)度任務(wù)下達(dá)后，確定各閥組和泵
組的開關(guān)情況主要涉及以下幾個因素：
1)當(dāng)前工況，由于場站的進(jìn)油操作和出油操作可
能同時發(fā)生，因此閥門開關(guān)選擇不當(dāng)容易引起“串油”
現(xiàn)象；
2)油品外輸管道的管徑，由于油品外輸時選擇管
道的管徑不同，導(dǎo)致需要采用不同揚(yáng)程的輸油泵，與之
相匹配的輸油泵也隨之發(fā)生變化。
對于工藝仿真系統(tǒng)，國內(nèi)外很多學(xué)者開展了卓有
成效的研究。文獻(xiàn)[1]應(yīng)用最優(yōu)化理論建立了成品油
管道優(yōu)化運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，并用動態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行求解，
但沒有涉及閥門如何動作以保證流向正確。文獻(xiàn)[2]
對仿真系統(tǒng)的構(gòu)成進(jìn)行了研究，但未涉及如何關(guān)聯(lián)場
站的各種設(shè)備。文獻(xiàn)[3]列舉了一些目前國際上比較
通用的商業(yè)軟件，給出了開發(fā)國內(nèi)輸油管道軟件的建
議。文獻(xiàn)[4]針對管道壓力、流量等參數(shù)的計算進(jìn)行了
研究。還有大量文獻(xiàn)對管道瞬變流動的求解方法進(jìn)行
了研究，常見的有：特征線法[ 、顯式差分法[ 、隱式有
限差分法和迦遼金(Galerkin)法【 J等。
從大量文獻(xiàn)資料來看，已有的研究大都集中在對
管道和泵等設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行描述并展示。對管道
瞬變流動的求解還不能完全真實的反映實際運(yùn)行情
況。而在針對調(diào)度任務(wù)，根據(jù)場站結(jié)構(gòu)確定具體操作
步驟方面的研究目前還未見文獻(xiàn)報道。特別是針對輸
油場站的幾何建模方面的研究顯得更加不足。
本文通過分析國內(nèi)某特大輸油場站的特點，給出
建立場站幾何模型的方法。在此基礎(chǔ)上，提出一種可
以針對調(diào)度任務(wù)，自動計算出操作步驟的算法。論文
建立了場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)，某特大輸油場站對改系統(tǒng)
的實際運(yùn)行表明，所研制的系統(tǒng)可行，能夠較明顯地減
輕現(xiàn)場勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。
1 場站分析
輸油場站的任務(wù)，主要可以分為“存儲”和“外輸”
兩個部分。存儲是處于商業(yè)或國家戰(zhàn)略的需求，將油
品存于儲油罐內(nèi)。調(diào)度任務(wù)下達(dá)的方式一般是給出來
油位置和具體的儲油罐，需要操作人員確定中間閥的
開關(guān)狀態(tài)。圖1所示為一大型場站的商儲區(qū)，調(diào)度任
務(wù)下達(dá)后，工作人員通過確定閥的開關(guān)狀態(tài)來實現(xiàn)油
品輸入或輸出正確的油罐。
分析圖1可知，場站所涉及的裝置主要有：(1)電
動閥；(2)泵組；(3)集油管；(4)油罐。各裝置之間通過
管道相連。部分管道可以雙向輸油，部分管道(如圖l
中和輸油泵相連的管道)只能單向輸油。
基金項目：陜西省教育廳專項科研計劃項目，基金編號：08jk411
第一作者簡介：李亞平，男，1973年生，高級工程師，工學(xué)學(xué)士(研究生在讀)，1996年畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)通信工程專業(yè)，主要研究方向為企業(yè)信息
化規(guī)劃與發(fā)展，現(xiàn)在中國石化管道儲運(yùn)分公司工作。郵編：221008
2010年第24卷第6期 李亞平等：輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)研制
圖1 某場站工藝流程圖
2幾何模型的建立 蒿答 胭2耥
如果將場站的裝置視為節(jié)點，裝置之間的連接管 為了清楚的用圖2所示的連通圖來表示工藝流
圖2 幾何模型圖
程，本文中節(jié)點主要分為三類：(1)閥門，用符號v表 示；(2)泵，用符號P表示；(3)空節(jié)點用符號N表示；
● 釜
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石油儀器
PETR0LEUM INSTRUMEN I1S 2010年l2月
(4)特殊裝置(如計量站)，在圖中直接標(biāo)出。四種類型
的節(jié)點中，空節(jié)點表明該節(jié)點在工藝流程中只起中轉(zhuǎn)
的作用，集油管就是一種典型的空節(jié)點。
從圖論的角度來看，場站從整體上是一個無向圖，
但局部是有向圖，例如計量站有明確的進(jìn)口和出口，油
品只能單向流動。
一般而言，下達(dá)到場站的調(diào)度任務(wù)僅僅指明來油
位置和存儲位置。例如：“1號人口來油經(jīng)計量間至G
一103”就是一典型的調(diào)度任務(wù)。從圖1利用計算機(jī)直
接確定執(zhí)行該調(diào)度任務(wù)需要開那些閥門相對較難實
現(xiàn)，但從圖2可以清楚的發(fā)現(xiàn)，確定操作過程實際是一
個明確了“始點”和“終點”的輻射狀連通圖的搜索過
程。我們可以利用深度或廣度的搜索方法計算出可行
的輻射狀連通圖，搜索出圖中所涉及的節(jié)點即是我們
需要打開的閥和泵。
3 場站結(jié)構(gòu)的存儲
輸油場站所涉及的SCADA系統(tǒng)具有很強(qiáng)的獨立
性，一般而言現(xiàn)場計算機(jī)不允許和外部網(wǎng)絡(luò)直接相連。
很多場站甚至也不允許計算機(jī)外接存儲設(shè)備，因此場
站的數(shù)據(jù)只能取自后臺實時數(shù)據(jù)庫。實時數(shù)據(jù)庫中的
數(shù)據(jù)僅僅描述了場站各裝置的性能和狀態(tài)，但對各個
裝置鏈接的幾何結(jié)構(gòu)并沒有涉及。因此，本文建立節(jié)
點表和管道表來存儲圖2所示連通圖，以便保存整個
場站的連接結(jié)構(gòu)。
表1 節(jié)點表
通過表1所示的數(shù)據(jù)表，可以將所有節(jié)點信息保
存在數(shù)據(jù)庫中。由于圖2所示的連通圖是一個有向圖
和無向圖的組合，因此本文用數(shù)據(jù)庫中ValveType字
段來定義閥的輸入輸出屬性，以此對管道的有向和無
向進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)ValveType為Input時表示該閥門只
能向與其相連的裝置進(jìn)油，當(dāng)ValveType為Output時
表示該閥門只能通過與其相連的裝置出油，當(dāng)
ValveType為Null時表示該閥門所連管道沒有固定的
流向。在表1基礎(chǔ)上，本文建立表2所示的管道表，通
過表1和表2可以完整的表示整個場站的裝置結(jié)構(gòu)。
表2 管道表
表2中的W1和W2對應(yīng)著表1中的Serial字段值。
4 算法確定
調(diào)度任務(wù)下達(dá)后，確定操作步驟實際上是一個明
確了起點和終點，在圖2中搜尋一個輻射狀連通圖的
過程。搜索出的輻射狀連通圖所涉及的節(jié)點既是為完
成調(diào)度任務(wù)需要打開的相關(guān)閥組和泵組。
和一般圖論中對圖的搜索不同，圖2所示的幾何
模型圖是一個有向圖和無向圖的結(jié)合。搜索出的工藝
流程圖由于涉及到泵和計量站，因此也是一個包含了
有向圖和無向圖的輻射網(wǎng)。本文通過如圖3所示算
法，利用傳統(tǒng)深度搜索算法確定操作步驟。
廠
～ ～ 型
I是
搜索從罐至泵入口或計量站出口之間
的無向輻射圖，將其保存為T1
在幾何模型圖中直接利用
深度搜索搜索起點任務(wù)和
終點任務(wù)之間的無向圖
確定從泵入口或計量站出口至泵出口或計量
站入口之間的無向輻射圖，將其保存為T2
搜索從泵入口或計量站出口至油品出口或入
口之間的無向輻射圖，將其保存為T3
調(diào)度任務(wù)圖T=TI+T2+T3
圖3 搜索算法
利用圖3所示算法確定操作步驟時需特別注意：
(1)在利用傳統(tǒng)深度搜索算法進(jìn)行搜索時，如有某一節(jié)
點的工況為投運(yùn)狀態(tài)，為避免串油，算法在搜索到該節(jié)
點時及應(yīng)立即回溯；(2)節(jié)點類型為閥門、泵和特殊裝
置時，如該節(jié)點為投運(yùn)狀態(tài)，則與之直接相連的空節(jié)點
也應(yīng)為投運(yùn)狀態(tài)，否則在搜索出的操作流程可能導(dǎo)致
串油。
5 系統(tǒng)研發(fā)
輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)的研發(fā)，分為界面研發(fā)和
算法實現(xiàn)兩個部分?，F(xiàn)場操作人員習(xí)慣于工控的界
2010年第24卷第6期 李亞平等：輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)研制
面，工控開發(fā)系統(tǒng)雖然在監(jiān)視和界面開發(fā)上有獨特的
優(yōu)勢，但無法實現(xiàn)復(fù)雜的搜索算法，也很難實現(xiàn)真正的
面向?qū)ο缶幊獭?
因此，本文利用delphi開發(fā)環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)，通
過建立一個后臺計算類實現(xiàn)圖3所示的搜索算法。在
界面研發(fā)方面，為了逼真的顯示工藝流程，我們開發(fā)了
泵、閥門和管道等可用于其它編程環(huán)境的工控組件，利
用這些工控組件方便的實現(xiàn)了場站工藝流程圖。在對
管道控件進(jìn)行研發(fā)時，為了克服SCADA系統(tǒng)自帶工
控?zé)o法顯示管道中油品流動及其方向，導(dǎo)致現(xiàn)場操作
人員難以判斷具體流程的問題，我們在管道控件中加
入定時器，可以通過控制定時器的時間控制屏幕上所
顯示的管道中油品流動速度，更加逼真的展示現(xiàn)場工
況，指導(dǎo)操作。
輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫、計算程序
和基于工況組態(tài)的系統(tǒng)界面三部分組成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
圖如圖4所示。
圖4 輸油場站操作指導(dǎo)系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
本系統(tǒng)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用SQL結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)查詢
語言進(jìn)行管理和維護(hù)。
整個系統(tǒng)的界面如圖5所示，利用圖5所示的系
統(tǒng)，我們對一真實的調(diào)度任務(wù)：“1號人口來油經(jīng)計量
間至G一103”進(jìn)行操作指導(dǎo)，計算出的結(jié)果如圖5所
示，和現(xiàn)場有經(jīng)驗的操作人員做出的處理完全一致。
我們對某大型場站全天調(diào)度任務(wù)進(jìn)行了操作指導(dǎo)計
算，正確率為100％，證明本文所提算法和所研發(fā)的系
統(tǒng)可靠、有效。
6 結(jié)論
1)工藝流程圖可以用一個連通圖來進(jìn)行描述，針
圖5 系統(tǒng)界面
對調(diào)度任務(wù)，通過搜索連通圖可以確定操作流程。
2)所研發(fā)的操作指導(dǎo)系統(tǒng)可以投入使用。該系統(tǒng)
屬于專用的軟件系統(tǒng)。與通用的軟件相比，它在指導(dǎo)
運(yùn)行人員操作方面效果更好。
3)通過在管道控件中集成定時器，管道可以顯示
油品的流動方向和流動速度，仿真效果在這一方面較
很多專業(yè)仿真系統(tǒng)更好。
參考文獻(xiàn)
[1] 梁永圖，宮敬，康正凌，等．成品油管道優(yōu)化運(yùn)行研究
[J]．石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，28(4)
[2] 鄒祥文，宮敬，于達(dá)．油庫仿真系統(tǒng)設(shè)計[J]．計算機(jī)
仿真，2004，21(1)
[3] 歐陽忠濱，吳長春，艾慕陽．輸油管道仿真技術(shù)及其應(yīng)用
[J]．油氣儲運(yùn)，2004，23(8)
[4] 張其敏．原油管道工況仿真[J]．天然氣與石油，2002，
20(4)
[5] 江國業(yè)，吳先策，崔艷雨．輸油管道的水擊仿真[J]．中國
民航學(xué)院學(xué)報，2005，23(2)
[6] 張國忠．管道瞬變流動分析[M]．東營：石油大學(xué)出版
社，1994
[7] 李長俊，陳鑫．迦遼金法在管道不穩(wěn)定流動分析中的
應(yīng)用[J]．油氣儲運(yùn)，2002，21(4)
l 8] Lorris T Covington．Transient Models Permit Quick Leak
Identification，Pipe line Industry，August 1979
(收稿日期：2009—12—25 編輯：劉雅銘)
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