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客户案例
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某采油厂管道物联网智能巡检系统试点项目

分类:客户案例   发布:2019-11-11  

项目概述
本工程重点以采油厂采油一队作为网络智能巡检系统的试点单位,是管道压力监测、数据传输、远程控制的终端总控点。通过在采油厂4#集输系统和3#注水系统安装智能压力传感器,并配套应急远程控制工艺,同时将石油河区域自动化控制数据实现WI-FI网络数据传输功能,在采油一队值班室建设总控机房。最终完成管道压力及站场PLC信号采集、网络实时监测和数据传输、电磁阀门远程控制等自动化改造,实现石油河区域的环保隐患监控和应急远程控制的目标。

智能压力传感器

项目需求

本工程项目,是对采油厂4#集输系统、3#注水系统设置管道压力监测系统,并配套应急远程控制工艺;同时,将石油河区域自动化控制数据实现传输功能;建设采油一队值班室总控机房。项目具体内容如下:


1、采油厂4#集输线设置管道压力监测系统,配套应急远程控制工艺
根据集输管网流程和地形地貌特点,为实现采油厂4#集输系统压力监测,在管网特征位置设置管道压力监测点,共7处,具体位置入如下:
① 1号集输阀门池增加1个压力监测点,配套XL51PX0265智能压力传感器(本项目压力监测点一律选用此型号智能压力传感器,选用太阳能系统供电)。该阀池连接28#站至联合站输油主管线位于跨河段后,用于控制输油流程。

② 3号集输阀门池增加1个压力监测点。该阀门池连接石油河东岸集输流程,位于老桥东侧,用来控制石油河东岸油井流程。
③ 6号集输阀门池增加1个压力监测点。该阀池汇集自山上E15来液及210方向来液,位于15号锅炉房东侧,下坡转弯处。
④ 8号集输阀门池增加1个压力监测点。该阀池连接E15及下坡段4#干线,位于队部门口东侧150米处。
⑤ 141井下坡处阀门池增加1个压力监测点。该阀池连接4-1支线和4-5支线汇总后到4-10支线的下坡管段,位于141井下坡处。
⑥ 3号平台井阀门池加装1个压力监测点。该阀池连接冲断带平台井及4-10支线,位于平台井南侧30米处。

⑦ 18号阀门池增加1个压力监测点。该阀池位于山上庙8井东侧10米处,为串联4-1、4-2、4-5支线的流程切换控制阀,可以使整个4#集输管网形成闭合。当某条支线压力过高时,可用来切换流程,保持4#集输系统的畅通。


结合压力监测系统,需要配套电磁阀门,实现远程应急启停控制。结合现场实际,需要设置智能远程控制点的位置有以下3处:
①141井集输阀门池安装电磁截止阀,用来在应急状态下关断北侧下山流程,使山下石油河畔集输管线得到关停控制。
②6号集输阀门池安装电磁截止阀,用来在应急状态下关断南侧下山流程,使山下石油河畔集输管线得到关停控制。

③8号集输阀池安装电磁截止阀,主要用于在应急状态下开启集输管网泄压流程。


综上,压力监测点山上3处(141井下坡处阀池、8号阀池、18号阀池),山下4处(1号阀池、3号阀池、6号阀池、3号平台井阀池),管道电磁控制阀3处(2处常开、1处常关),通过系统监测和控制信号的整合,达到石油河畔集输管线应急状态下得到控制的目标。具体采集信号和指令位置示意图如下:

智能压力传感器

设备清单

序号

设备名称

型号规格

技术参数

备注

1

智能压力传感器

XL51PX0265

LoRa无线传输,XL/6-IoT、Modbus RTU协议;介质:水油混合物;量程:0-2.5MPa;精度:±0.5%F.S.。
安装接头:G1/2;传感器材质:304;工作电压范围:DC6-26V。传感器防护级别:IP67,ExiaIICT6Ga。

每个集输压力监测点配置1台。

2

电磁阀

E80F

适用介质:水、石油混合物(无杂质);压力:2.5MPa;温度:常温;管径及工作方式:DN80,常开(通电关闭,断电打开);工作电压:DC24V;功率:30W;连接方式:法兰连接;材质:不锈钢;安装方式:水平安装;防爆等级:ExdllCT5。

用于6#集输阀门池和141井下坡处阀门池。

3

电磁阀

E150F

适用介质:水、石油混合物(无杂质);压力:2.5MPa;温度:常温;管径及工作方式:DN150,常闭(通电打开,断电关闭);工作电压:DC24V;功率:30W;连接方式:法兰连接;材质:不锈钢;安装方式:水平安装;防爆等级:ExdllCT5。

用于8#集输阀门池和141井下坡处阀门池。

4

太阳能供电系统

XLSE-80W-120AH

含:太阳能板、蓄电池、太阳能充电控制器,以及控制箱、安装辅材、配件等。80W,18V太阳能电池板;蓄电池:DC12V,120AH;输出电压:DC24V;电池使用时间:20天无太阳使用。控制箱:户外防水。

每个集输监控点配置1套。


2、采油厂3#注水线设置管道压力监测系统,配套应急远程控制工艺
根据注水管网流程和地形地貌特点,采油厂3#注水线设置管道压力监测点3处,同时配套设置电磁控制阀门3处,实现压力监测和远程应急关停操作,具体位置有:
① 注水流程1号阀池安装压力监测点和远程电磁控制阀门。该阀池连接4#注水场来水及单井B227管线,位于石油河东侧。
② 注水流程3号阀池安装压力监测点和远程电磁控制阀门。该阀池连接上山段管线,位于15#锅炉房西北侧,石油河西侧。
③ 注水流程G139支线安装压力监测点和远程电磁控制阀门。该阀池连接3-2支线及单井G139管线,位于G39井南侧。
上述位置都位于山下沿河处。设置系统监测点和控制点,实现注水系统管道压力的实时监测,以及应急状态下控制石油河畔注水管线紧急关断的操作目标。监测点和控制点的具体位置示意图如下:

物联网工程

设备清单

序号

设备名称

型号规格

技术参数

备注

1

智能压力传感器

XL51PX0265

LoRa无线传输,XL/6-IoT、Modbus RTU协议;介质:普通水;量程:0-25MPa;精度:±0.5%F.S.。
安装接头:G1/2;传感器材质:304;工作电压范围:DC6-26V。传感器防护级别:IP67,ExiaIICT6Ga。

每个注水压力监测点配置1台。

2

电磁阀

E125F

适用介质:水、石油混合物(无杂质);压力:2.5MPa;温度:常温;管径及工作方式:DN125,常开(通电关闭,断电打开);工作电压:DC24V;功率:30W;连接方式:法兰连接;材质:不锈钢;安装方式:水平安装;防爆等级:ExdllCT5。

用于1#阀池和3#阀池。

3

电磁阀

E65F

适用介质:水、石油混合物(无杂质);压力:2.5MPa;温度:常温;管径及工作方式:DN65,常开(通电关闭,断电打开);工作电压:DC24V;功率:30W;连接方式:法兰连接;材质:不锈钢;安装方式:水平安装;防爆等级:ExdllCT5。

用于G139支线。

4

太阳能供电系统

XLSE-80W-120AH

含:太阳能板、蓄电池、太阳能充电控制器,以及控制箱、安装辅材、配件等。80W,18V太阳能电池板;蓄电池:DC12V,120AH;输出电压:DC24V;电池使用时间:20天无太阳使用。控制箱:户外防水。

每个注水监控点配置1套。


3、石油河区域自动化控制数据实现整合传输功能

在采油一队值班室建设数据收集、显示以及信号报警、发出指令的总控机。将采油厂石油河区域现有数据信号(28号转油站的两台输油泵进、出口压力监测信号和PLC控制系统内的数据信号),以及新配置的压力监测信号和远程电磁阀门应急启停控制信号,通过XL80智能主机,传输至总控机内,实现压力实时监测、超压报警和控制阀门的远程启停操作。
设备清单

序号

设备名称

型号规格

技术参数

备注

1

智能主机

XL801E6M

支持433MHz/RS485/Ethernet通讯接口,Modbus/MQTT/SOAP通信协议;DC24V供电,导轨安装。

用于PLC及压力信号采集。


4、通讯网及数据传输方案构建

① 系统通信中心站
监控中心设在采油一队队部。在采油一队所在地靠石油河的山边上,建立“管道物联网系统”的通讯中心机站。通信中心站通过Wi-Fi和监控中心通信,通过LoRa和其它的监控点,或是局部通信集中节点,通信。通信中心站预留有以太网,4G Lte(可选NB-IoT)等通讯接口,以便于和其它系统通信,交换数据。
系统中心站配置1台XL90物联网关,1对网桥(网桥的另一端安装采油一队队部),一套防水控制箱。
② 在厂区地点设一个局部通信集中站
在厂区内部地点,设置一套局部通信集中站。该局部通信集中站,配1台XL90物联网关,一套防水控制箱。
③ 在141井地点设一个局部通信集中站
在141井地点,设置一套局部通信集中站。该局部通信集中站,配1台XL90物联网关,一套防水控制箱。
④项目通信网络设备清单

序号

设备名称

型号规格

技术参数

备注

1

物联网关

XL905E6I

LoRa、Ethernet、RS485、4G Lte(NB-IoT)通讯接口,A11(油气生产物联网协议)、MQTT、SOAP、Modbus、XL/6-IoT等等通信协议;工作电压:24V;壁挂式或导轨安装。

用于系统中心站和每一个局部通信集中站。

2

防水控制箱

BO4515XS6

400X5400X150,防护等级:IP664。含电源、开关、端子。用于安装物联网关。

用于系统中心站和除28号点外的其它局部通信集中站。

3

无线网桥

 XLA2

工作模式 AP / CPE / 网桥/转发器, 标准 IEEE 802.11b/g/n: 工作频率(信道) 2.412 – 2.472 GHz (Ch 1-13) • 发射功率 30 dBm (最大值);标准 IEEE 802.11a/n : 工作频率 5.15 – 5.35 GHz  5.47 – 5.725 GHz  5.725 – 5.825 GHz • 发射功率 30 dBm (最大值) ;工作温度: -40 °C ~ +60 °C (设备周围环境) ; 雷电保护 EN61000-4-5 ,风载荷 可达 216 km/h, 防护等级 IP67;最大速率:300M/867M。

安装于中心站和队部。

⑤ 通信网络示意图
智能无线传感器应用
⑥ 通信网络平面示意图

通信网络平面图


5、系统监控平台技术方案
① 监控平台概述
监控平台作为智能巡检系统的人机对话接口。以图、表形式展示各监测点的实时数据、设备状态。当某监测点数值越限,平台发出声光报警信号。

监控平台软件,将读取的数据,生成历史数据库。将历史数据生成报表、曲线,对相关的数据进行统计、分析,实现用户要求的功能。

环境监测系统

人机交互界面,可以更改报警值,下发控制指令,复位报警信号。
监控平台系统,具有远程配置、维护功能。可以随时随地为用户提供技术支持、技术服务。
监控平台配有智能主机,可通过以太网,或4G通讯方式,将数据转发至其它系统,支持A11(油气生产物联网协议)、MQTT、SOAP等等多种通信协议。
② 监控系统配置

选择10吋触摸屏cMT3103的作为监控平台的核心设备。

监控系统配置

主要技术参数如下:
  10.1" ,1024 x 600 TFT LCD, LED背光灯;
  无风扇冷却系统;
  COM2及COM3 RS-485 2W支持MPI 187.5K;
  主板涂布保护处理在严苛的环境中,能防止腐蚀;
  内置电源隔离;
  支持以太网接口:10/100 Base-T;
  NEMA4 / IP65 前面板防护等级;
  WiFi 802.11 b/g/n无线网络;
  内置 EasyAccess 2.0 授权;
  1G内存,4G闪存;
  内装应用软件、数据库;
  另配一台XL80智能主机,一套现场控制箱,安装触摸屏、智能主机,开关、电源等等。

③ 监控平台的通信
监控平台,通过网桥,从系统通信中心站的XL90物联网关,实时读取所有监控点的数据、设备运行状态。
从监控平台下发的控制指令,通过系统通信中心站的XL90物联网关,转发至目标监控点,执行控制操作。

监控平台,可通过企业局域网,或是运营商的4G网络,将数据上传至企业的其它平台,如后续构建的石化物联网大数据平台。


项目综述

① 本项目技术方案的数据传输方式,选用更新一代的物联网传输技术,LoRa、Wi-Fi、4G Lte(可选NB-IoT),等多物联网传输技术结合的方案,以解决采油厂管网巡检项目复杂地理环境下对无线传输的技术要求。并预留有扩展接口(以太网,及4G、NB),及油气生产物联网(A11)协议,接入后续企业构建的大数据服务器。

② 本技术方案的无线通讯网络,按分布式和局部集中的数据传输方案,设计整个系统的通信网络。从而更好的解决采油厂复杂地理环境(有地下监控点、地上监控点、山下监控点、山上监控点、山前监控点、山后监控点)下的物联网络构建。

③ 系统方案设计,并不仅仅考虑项目试点的监测点,系统设计已经考虑了更多的扩容和兼容能力。在项目实施过程中,如巡检试点需要增加监控点,增加的设备能方便接入通讯网络中,且系统不需进行修改,不管增加的设备是“技术协议”中要求过的,或是未提及的,都能接入,系统具备良好的兼容能力。


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