城镇燃气SCADA系统维护管理的探讨

作者:冯立德 来源:中石油昆仑燃气有限公司 点击:  评论: 更新日期:2016年09月06日
摘 要:给出SCADA系统维护管理的定义,从SCADA系统春检和日常维护两方面探讨城镇燃气SCADA系统的维护管理工作,提出了建议。
关键词:城镇燃气;SCADA系统;运行维护;春检;设备检测;功能检测
Discussion on Maintenance and Management of City Gas SCADA System
Abstract:The definition of maintenance and management of SCADA system is given.The nlainteuance and management of city gas SCADA system are discussed from two aspects of spring inspection and routine maintenance,and some suggestions are proposed.
Keywords:city gas;SCADA system;operataon and maintenance;spring inspection;equipment inspection:function detection
 
1 概述
随着我国城镇燃气事业的快速发展,燃气输配管网的不断延伸,千家万户使用天然气这一清洁能源已成现实。为保证燃气输送过程的安全,SCADA系统(Supervisory control and data acquisition system)的建设与应用成为重要的技防手段之一,有效促进了燃气企业的安全生产和平稳供气[1-3]。在SCADA系统的设计、施工和验收方面,目前已有GB 50028—2006《城镇燃气设计规范》、GB 50093—2013《自动化仪表工程施工及质量验收规范》等标准可供遵循,但在SCADA系统的维护管理方面却缺少相关标准规范的支持,在SCADA系统运行过程中,往往疏于管理和缺少必要的维护工作,造成系统应有功能缺失,影响了城镇燃气厂站和管网的安全运行。本文对加强城镇燃气SCADA系统的维护管理工作提出了建议。
2 SCADA系统维护管理的定义
SCADA系统的维护管理工作是指维修与保养相结合,防止系统性能劣化和降低系统失效率,按事先制定的计划、方案或相应技术要求而采取的例行全面检查、检测、检修和维护保养,发现并处理SCADA系统及设备故障,发现并纠正逻辑功能错误,预防事故(事件)的发生,使SCADA系统安全、可靠、稳定运行,充分发挥其监控和预警功能,保证燃气企业安全生产和平稳供气。系统维护一般包括系统春检和日常维护。
3 SCADA系统春检
3.1 准备工作
SCADA系统春检是每年春季开展的维护工作,是一个系统工程。燃气企业要充分做好组织准备、人员准备、方案准备、培训准备以及物资准备等工作。在春检工作开始之前,应成立春检工作小组,全面负责SCADA系统的春检工作,小组应由具有一定SCADA系统管理和操作经验以及系统开发知识的技术人员组成。小组要做好具体实施方案的编制和实施前的技术交底培训工作,春检实施所需的备品备件等物资要齐全到位;方案的制定应结合上游供气单位和下游用户的实际情况,同时也应与上级管理部门做好沟通和协调;实施前做好SCADA系统近几年运行过程中所出现问题及处理情况等有关资料的查阅工作。
3.2 实施
①燃气企业SCADA系统设置两级(含)以上管理架构的,其上一级SCADA系统各项功能测试工作与本地SCADA系统测试应同时进行。
②春检工作的实施应不影响燃气企业的正常运行,实施过程应严格遵守相关设备的检修和校验规程,严格执行相关安全规程和现场应急处置方案。SCADA系统的春检一般包括设备检测和功能检测。
③设备检测主要包括现场远传仪表、电缆绝缘、仪表盘柜、系统上位机、系统下位机、系统冗余、远程I/O网及模块等测试内容。
a.现场远传仪表测试。检查现场远传仪表的外观是否发生锈蚀、保护接地电阻是否符合要求、供电是否正常、仪表本身液晶显示是否正确、电缆保护管是否完好等。
b.电缆绝缘测试。将温度变送器、压力变送器、流量计、电动阀门、可燃气体报警系统、加臭系统等所有信号和控制电缆的现场端与站控室仪表盘柜端的接线端子分别拆下,测试每根电缆芯对芯之间和芯对地之间的电阻是否符合要求。
c.仪表盘柜测试。检查站控室仪表盘柜接地电阻是否符合要求;测试开关柜门与照明灯、风机之间的切换是否正常;测试24V DC电源的输出电压是否稳定;查看电源防雷击端子的状态指示灯显示是否正常,接地是否符合要求;测试信号防雷击端子是否接通等。
d.上位机界面测试。查看各画面显示数据信息是否正确;检查现场仪表显示参数与计算机显示的一致性;各通信通道的状态是否正常;上位机显示的实时趋势和历史趋势是否正确;历史数据的保存、备份是否正常;声光报警功能是否正常;报表的自动生成及打印功能是否正常等。
e.上位机设备检测。检测上位机与下位机设备之间的通信是否正常,测试以太网的冗余性是否符合要求;检查工作站的硬盘空间和网卡的运行状态;分别检查报表打印机和报警打印机是否正常工作。
f.系统重装或恢复。针对上位机系统运行时间较长,系统运行速度逐渐变慢的情况,春检应结合实际,对上位机系统进行系统重装或恢复工作。安装时要确保其他无关系统运行。
g.系统冗余测试。首先检查系统配置是否和配置图一致;查看CPU和冗余模块的状态指示灯是否正确;测试主机CPU模块与备用机架之间是否正常切换。
h.远程I/O网测试。检查各远程I/O模块,Active灯应为绿色常亮;I/O模块的状态指示灯应为Ready和Corn Act灯绿色常亮。
i.远程I/O模块测试。结合现场开关量的实际状态和上位机的显示,判断所有AI模块、A0模块、DI模块、DO模块的运行状态和通道是否正常;通过测试程序检查系统开关量输入模块、输出模块的动态响应状态。
④功能检测主要包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、站控操作、数据通信、数据归档、报表打印等。
a.模拟量输入测试。模拟信号应按照输入参数量程范围的0%、25%、50%、75%、l00%分别给出,结合上位机模拟量参数显示及报警情况,查看模拟量采集数据是否正常;对模拟量输入模块每个通道的0%、50%、l00%三点的准确度进行校准。
b.模拟量输出测试。具有PID调解功能的系统,在上位机分别给定模拟量输出参数量程的0%、25%、50%、75%和l00%,现场查看执行情况与实际是否一致。对模拟量输出模块每个通道的0%、50%、l00%三点的准确度进行校准。
c.数字量输入测试。查看现场阀门开关等状态位是否与上位机显示一致,或通过测试程序检查数字量输入模块的变位响应状态。
d.数字量输出测试。在上位机给出开阀、关阀等开关命令,核实现场电动阀等设备执行情况,或通过测试程序检查数字量输出模块的变位响应状态。
e.可燃气体报警信号测试。现场用标准气体进行测试,查看上位机参数显示和报警情况。
f.通信设备检查。结合现场二次仪表,查看流量计算机、色谱分析仪、硫化氢分析仪等远传仪表的通信状态是否正常、数据是否正确。
g.连锁测试。对于锅炉供水温度与燃气出站温度、燃气泄漏与紧急切断、燃气报警与轴流风机、燃气流量与加臭量、自动收发球、计量调压自动切换等连锁控制回路,进行“手动一自动”切换、手动输出和PID参数设置等测试。
h.安全仪表系统(SIS)功能测试。包括厂站ESD(ESD为紧急停车系统的简称)、单体设备ESD、厂站超压保护ESD和安全连锁保护系统。在条件允许并做好相应保护措施的情况下,在现场或上位机上按下ESD按钮,检查ESD动作触发和执行情况。
i.UPS测试。检查不间断电源断电后的持续供电时间,当持续供电时间小于设计要求时应更换整套电池组。
⑤SCADA系统春检工作完成后,应形成检测报告,检测报告内容应包括检测内容、检测对象、检测准备、检测步骤、检测结果及相关意见和建议等内容。
4 SCADA系统日常维护
4.1 技术指标
①SCADA系统设备(服务器、显示器、打印机等相关设备)的月投用率应达到98%:
②SCADA系统设备月受检率应达到100%;
③SCADA系统设备月完好率应达到98%:
④SCADA系统月投用率应达到100%。
除了每年例行的SCADA系统春检工作外,还应结合实际制定包含相应周期和维护内容的维护计划。维护周期可分为一天、一个月、6个月、12个月、36个月等5个周期,前3个周期维护内容包括例行检查、现场巡检、程序备份等,周期为12个月的维护内容执行春检方案,周期为36个月的维护内容是对SCADA系统进行一次全面的检查及测试评估,相关评估方案应经过主管部门审查。
5 相关建议
①人员配置
目前,部分燃气企业SCADA系统的使用操作人员所学专业与所从事业务不一致,有时不能正确操作系统,不能准确分析生产运行规律。因此,要配备相关专业、具有一定素质的专职人员进行SCADA系统的使用和维护工作,以便及时发现和解决问题,保证系统的正常、平稳运行。同时应尽量避免或减少所配备人员的岗位流动性。
②检定管理
远传仪表的定期检定或校准是SCADA系统进行数据采集和过程控制准确性的基础和前提,对于流量计、可燃气体报警仪等列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录》的仪表应进行定期送检;对于压力变送器、温度变送器等未列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录》的仪表,建议没有自行校准能力的燃气企业将其纳入强制计量检定管理范畴,确保SCADA系统采集的数据准确可靠。
③备品备件
SCADA系统在运行过程中,现场远传仪表、仪表盘柜内的照明灯和风机、下位机的I/0模块等部件不可避免地会出现故障或损坏,为了不影响系统正常运行并能够在最短时间内维修完毕,建议对相关仪表和部件储存必要的备品备件。
④更新改造
随着SCADA系统运行时间不断增加,系统整体效率会有所下降;由于城镇燃气市场不断扩大,数据采集和控制点数会不断增多;燃气调度管理对SCADA系统的功能需求越来越多。在这种情况下,为适应新的燃气运行管理需要,SCADA系统的更新改造和软硬件升级工作就显得很有必要。
 
参考文献:
[1]肖文晖,刘亚斌,王思存.城市燃气管网SCADA系统的开发[J].煤气与热力,2003,23(1):20-22.
[2]张世宝.城市燃气管网SCADA系统的设计[J].煤气与热力,2005,25(7):36-38.
[3]郝冉冉,宋永明,李颜强,等.SCADA系统在城市燃气管网调度管理的应用[J].煤气与热力,2009.29(1):B29-B31.
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