安控数字化油气田擂台-无线仪表在气田阀室应用-第17期（已结束） 点击：1033 | 回复：27
讨论主题：在油气田数字化建设中，天然气作为清洁能源，开发力度越来越大，在建设中，为了减少施工周期、费用及后期维护，使用无线仪表是个不错的选择，近几年来无线仪表在国内外发展很迅速，请根据工作情况，谈谈在气田数字化建设中，可以使用哪些无线仪表及其指标？
要求：最好结合自己实际工作。
参与方式：采取跟帖的方式参与。
评奖规则：由活动组织者评奖，并进行公开公布告示。
活动结贴：每周为1期，由安控数字化论坛擂台版主选定议题，半个月后（隔一期）擂台版主从所有参与讨论的网友中选出6个优胜者。
奖项设置：每期选出6个优胜者，其中：
一等奖1名：奖100MP（相当于100人民币），
二等奖5名，奖工控精美礼物一个（工控点点、工控T恤、工控徽章、工控工具四者任选一个，相当于65人民币）。 优先考虑参与次数少于3次的ID
活动发奖：MP评奖后一周内发放，精美礼物每月发放一次，统一在月初寄送。
北京安控科技股份有限公司
地址：北京市海淀区上地四街一号
邮编：100085
电话：400-0093-200 市场部
传真：010-62971668-6888
网址：www.echocontrol.com
E-mail：info@echocontrol.com
北京安控科技股份有限公司（简称“安控科技”），是专业从事工业级RTU（远程控制终端）产品研发、生产、销售和系统集成业务的高新技术企业，拥有完善的RTU产品链，产品被广泛应用于石油天然气、煤层气、页岩气的开采、处理、管输、储配等各个环节以及环境在线监测、城市燃气、供水供热等管网监控领域，并已远销美国、加拿大、墨西哥、土耳其、哈萨克斯坦、土库曼斯坦、伊拉克、伊朗、韩国、泰国、马来西亚等国家。基于RTU技术，安控科技在油气、环境在线监测等行业开发出多款专业化经典产品，拥有完善的油气田自动化和环保在线监测专用产品。此外，安控科技还提供工业自动化产品的OEM/ODM服务，提供SCADA自动化系统和企业管理信息系统的集成服务。
安控科技通过了ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系认证，建立了先进的生产和检测平台，并获得了多项国际认证（如UL 、CE、EMC3级认证等），产品品质达到国际先进水平。
安控科技成立于1998年，位于北京市中关村科技园区海淀园上地信息产业基地。安控科技始终坚持以人为本的人力资源发展战略，建立了一支以高级工程师和专业研究生为骨干的研发团队，打造了一支经过市场历练的高效经营团队，锻炼和培养了一支优秀的管理团队。安控科技始终坚持自主创新的企业发展战略，已经拥有了商标、专利、软件著作权等各类知识产权百余项，覆盖了所提供的所有自动化产品和控制系统。安控科技的研发项目多次获得国家、北京市政府的研发资金支持，部分产品被认定为国家级火炬计划项目、国家重点新产品项目、科技部创新基金项目、商务部出口研发资金项目，受到政府嘉奖与资助。
作为中国自动化学会理事单位、中国自动化学会专家咨询工作委员会常务理事单位、中国自动化学会仪表与装置专业委员会委员单位、北京市中关村企业信用促进会的第一批信用企业，安控科技在国内同行业中较早的通过ISO9001质量管理体系认证，拥有系统集成、建筑施工、环保设施运营等各类资质。
本着“卓越品质，源于更高要求”的核心理念，“协作、严谨、勤奋、卓越”的企业精神，安控人必将以更可靠的工业级RTU产品、更先进的自动化解决方案和更完善的服务答谢用户、回报社会，为振兴民族自动化事业、创建民族自动化品牌而努力奋斗。
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煤层气属于发热量高、无污染的新能源，每立方米煤层气的发热量达到31.4?34.4百万焦耳(MJ)，1000立方米煤层气相当于1吨燃油或1.25吨标准煤。由于其主要成分是甲烷，为煤矿的伴生气体，因此多为煤矿井下事故的罪魁祸首。煤层气田开发生产的重要意义不可小觑。
另外，与油田开采相比，石油呈液体形态，分子空隙相对于气体更小，其流速、压力都不会受外界影响太大。然而，气井一旦受到较大压力，伸缩空间变大，对密度等数据的计算都会造成困扰。更重要的是，要实现煤层气底成本开发，克服人员少，五陵山区，建设和管理难度大等困难。煤层气公司需要建设一个集数据采集自动化、数据处理自动化、远程监控、远程开关和智能化处理于一体的煤层气工程。
随着自动化系统在煤层气田400口气井中的应用，原来要靠人工巡查方式来掌握抽油机的工作状态，而现在系统图像及数据采集系统通过摄像头、传感器实时采集单井监控图像及当前工作状况和主要参数，采集计量站温度、压力、流量等生产数据，采集联合站电动阀、注水泵、储油罐、加热炉等关键设备状态参数，并将采集数据预处理后通过网络上传至工区监控调度中心。监控调度中心对数据进行分析处理后实现对油井、计量站及联合站实时监测、控制、调度。
在数字化气田的指导理念下，川西采气厂需要构建一套功能完善、性能稳定的调度管理系统，并根据现场站点的规模，功能和地理位置等条件，形成以流量计算机、数字仪表和手持PDA等多种采集方式的远程数字站点，实现对川西气田主要站点（气井）的实时监控管理。
2.调度中心
调度中心系统采用三维力控科技有限公司的pSpace企业级实时数据库，此数据库为完全的分布式结构，可任意组建应用模式，支持C/S和B/S应用，它可以提供丰富的企业级信息系统客户端应用和工具，大容量支持企业级应用，内部实现高数据压缩率，可实现历史数据的大量存储，灵活的扩展结构可满足各种需求，具备广泛的安全性和可跟踪性。
以企业级实时数据库为核心的系统结构图
该数据库是一个具有标准接口的、可二次开发的平台。其能完成来自DCS、FCS、RTU、流量积算仪、流量计算机及其它各种具有或不具有标准通讯接口的控制系统的实时数据的采集、存储、压缩，实时数据和历史数据的检索、统计、分析、建模，并进行曲线、图表显示。可以实现流程性工业中典型的应用功能，如工艺流程图展现、历史曲线分析、历史报警分析、报表管理等。同时，该数据库能为其他管理软件提供高效的数据接口，也可以将整理后的数据通过pSpace直接写入ORACLE，实现数据与其他管理软件的双向通讯。
3. 远程数字站点
数据传输方案
川西采气厂的100余座远程站点分布在成、绵、德3市的各个地区，分布范围广阔。在此实际条件下，首要通讯方案采用GPRS无线数据远传方式，在现场数字站点采用工业级GPRS无线通讯DTU做为数据远传设备，由于各个站点移动无线信号覆盖较好，大部分站点数据刷新周期小于5秒。
案例描述
现场站点（流量计算机、数字仪表、PDA）通过RS232/RS422/RS485与气田设备采集点连接，接入中国移动GPRS网络，通过ADSL与数据中心数采机的固定IP建立TCP/IP连接。该网络对气田信息采集点的接入地点、时间、数量没有限制，可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。
GPRS无线组网典型结构图
流量计算机站
规模较大的配气站采用流量计算机做为现场数据采集监控设备，通过流量计算机的RS-232接口将现场数据通过无线数传DTU传回数据中心。因已建成的各个流量计算机站采用不同的流量计算机系统，因此数据中心需要根据不同的系统开发相应的通信程序，力控目前支持多种流量计算机站的数据接口，可以满足不同系统的需要。
流量计算机站描述
数字仪表站
规模较小的配气站采用数字仪表做为数据采集监控设备，通过仪表的RS232接口将现场数据通过无线数传DTU传回数据中心，替代原来由气站工作人员手工抄表的方式。各个站点采用不同的厂家不同型号的数字仪表，因此数据中心需要根据不同的仪表开发相应的通讯程序。力控目前支持上千种仪表的数据接口，如比较常用的爱拓利、VEMM、苍南、浙江天信等。
数字仪表站描述
PDA站点
在一些不具备实施自动化数据远传的站点，仍使用机械式仪表的站点，采用手持PDA做为数据远传终端，由场站工作人员手工将测点数据写入PDA，再由PDA通过移动GPRS网络传回数据中心，实现数据采集。这种方式改造系统投资小，效果明显。避免了烦锁的人工抄表以及减少误报率。
PDA站点描述
4. 结语
整个SCADA系统运行至今已有一年，调度中心数据库系统运行稳定，数据接收正常，数据刷新周期小于5秒。
通过SACADA客户端或IE浏览器，可在各站点的工艺流程图上对温度、压力、差压、瞬时流量、累积流量等工艺参数进行实时监控，同时可以查看个站点的月报，日报和产量报表，浏览各站点参数的实时趋势和历史趋势，设置各参数的上下限报警，还备有日志记录，可查询系统启停记录、用户登录记录、参数设置更改记录和报警记录，同时该系统还纳入了中石化西南分公司门户系统，初步实现了建设数字化气田的要求。
我油田每个计量站下辖的井口，一般分布在以计量站为中心、半径1公里以内，相对比较集中。采用短距离无线技术可以节省成本同时也降低了施工强度。采用ZigBee无线技术，应用在现场安控公司的产品无线仪表和无线RTU与计量站无线数据采集器之间的通讯上。
无线技术采用的是ZigBee的无线网络协议，ZigBee是一种无线连接，可工作在2.14GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)915MHZ(美国流行)3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。
计量站无线采集器SZ932实现了两级通信方式：每个计量站下辖的现场无线仪表和无线控制器的数据，首先要传输到计量站无线数据采集器主站，然后再经网关集中批量地传输到上位机系统。两级通信方式的优点：将井口无线仪表和设备，首先以计量站为单元，分别独立地进行数据采集，提高了采集效率，缩短了轮训周期；而作业区监控中心则只需与计量站无线数据采集器通信，而不必直接面对现场数以千计、输出接口各异的设备（仪表、电量采集单元、变频器等），降低了中控室上位软件的工作负荷和软件复杂性。
针对煤层气田具有井多、井口压力低、产量低、集气阀组较多、集中增压、井口与阀组的工艺设施露天布置无人职守等特点。北京安控科技研发出适合于煤层气田开发的低成本的地面数据采集与监控系统。煤层气田生产数据采集及监控内容主要包括:(1)单井数据采集与监控。(2)集气阀组数据采集与监控。(3)集气站数据采集与监控。2数据采集与监控系统总体结构煤层气田数据采集与监控系统由增压站站控系统(即SCADA系统主站)、集气阀组远程终端单元(RTU)及采气井口远程终端单元(RTU)组成。
该系统分为3层网络结构:第1层为井口/阀组区设置RTU;第2层为增压站站控系统;第3层为网络访问终端。现场仪表通过硬线连接的方式将数据传输至采气井口/集气阀组RTU,采气井口的RTU数据通过光纤、数据传输电台或GPRS传输至相应集气阀组RTU等。
现场站点（流量计算机、数字仪表、PDA）通过RS232/RS422/RS485与气田设备采集点连接，接入中国移动GPRS网络，通过ADSL与数据中心数采机的固定IP建立TCP/IP连接。该网络对气田信息采集点的接入地点、时间、数量没有限制，可以随时增减。可以满足山区、偏远地区和跨地区接入的需求。
流量计算机站
规模较大的配气站采用流量计算机做为现场数据采集监控设备，通过流量计算机的RS-232接口将现场数据通过无线数传DTU传回数据中心。因已建成的各个流量计算机站采用不同的流量计算机系统，因此数据中心需要根据不同的系统开发相应的通信程序，力控目前支持多种流量计算机站的数据接口，可以满足不同系统的需要。
数字仪表站
规模较小的配气站采用数字仪表做为数据采集监控设备，通过仪表的RS232接口将现场数据通过无线数传DTU传回数据中心，替代原来由气站工作人员手工抄表的方式。各个站点采用不同的厂家不同型号的数字仪表，因此数据中心需要根据不同的仪表开发相应的通讯程序。力控目前支持上千种仪表的数据接口，如比较常用的爱拓利、VEMM、苍南、浙江天信等。
PDA站点
在一些不具备实施自动化数据远传的站点，仍使用机械式仪表的站点，采用手持PDA做为数据远传终端，由场站工作人员手工将测点数据写入PDA，再由PDA通过移动GPRS网络传回数据中心，实现数据采集。这种方式改造系统投资小，效果明显。避免了烦锁的人工抄表以及减少误报率。
该项目屏锦分输站、忠县站、石桥站（扩容）设置站控系统（SCS——Station Control System）。各站是西南油气田输气管网监控和数据采集(SCADA——Supervisory Control And Data Acquisition)系统的一个节点。
罗家寨天然气外输工程站控系统采用以计算机为核心的监控和数据采集系统，站场控制以现场远程RTU为主，并将现场监测数据上传到控制室进行集中监控和管理，
站控系统主要由控制室和现场RTU组成。
RTU是过程控制单元，主要包括：CPU及协处理器、存储器、局域网（LAN）接口、模拟I/O组件、数字I/O组件件、通信接口、电源板等，还包括与上级管理计算机系统的通信通道接口（预留）、操作员接口等。
控制室配置了操作员兼工程师工作站、打印设备（报告打印机、报警/事件打印机）。操作员/工程师工作站为站控系统提供了灵活、良好的人机界面和操作手段。
站系统框图：
系统功能
·对站内所属的工艺参数进行巡回检测、处理和相关数据集中监视、记录、报警，并向上级管理计算机系统传送主要运行参数及状态信息，执行上级计算机系统指令；
·显示工艺流程画面、重要工艺参数、实时趋势、历史趋势、工艺运行状态等；
·系统提供Modbus和OPC标准通信协议，提供向DCC传送实时数据，同时也接受DCC的控制和设定指令的标准接口；
·站内自动调节控制和顺序控制等功能；
·打印报警、事件信息、打印报表；
·对所属各工艺单元进行安全联锁；
·通过站控计算机遥控电动切断球阀；
·实现RTU的编程组态和数据修改；
天然气流量计量，对流量进行全补偿运算，显示流量瞬时和累计值。
一、S850N无线压力变送器
S850N无线压力变送器集成WIAPA-M1800无线模块及WIA-PA核心软件，使其可以接入工业无线网络系统中，并且具备网络路由功能。S850N无线压力变送器是安装在现场中的压力检测装置，主要用来执行监控任务，采集现场压力数据信息。
无线压力变送器技术指标：
●优异的性能
二、HZ924 无线手操器是北京安控科技股份有限公司针对油气田生产需要，结合油气生产工艺技术、自动化仪表技术及通信技术，而开发、生产的智能型传感器。具有功能强、可靠性高、应用灵活、操作方便等特点。
| 通讯协议 | ZIGBEE/802.15.4协议栈 |
| PC机连接方式 | USB模式 |
| 通讯距离 | 通信距离最大100m或1000m |
| 通讯频率 | ISM 2.4 GHz |
| 天线形式 | 外置天线 |
| 支持网络 | 点对点、点对多点 |
| 视觉指示 | 128×64液晶显示 |
| 工作环境 | 湿度 5%RH～95% 温度 -20℃～+50℃ |
| 参数设定 | PVC键盘输入模式(带按键音） |
| 充电电压 | 5VDC |
| 待机时间 | 连续工作30小时 |
| 工作方式 | 主机方式/从机方式 |
| 支持仪表 | SZ902、SZ903D、SZ905D、SZ906D、SZ907 |
产品特点：
1. 主要功能
测量压力值。
测量加速度。
2. 特点
（1） 设备简单，只有一个与S910相似的终端组成。
（2） 安装方便，与传统的负荷传感器安装方法相同。
（3） 运行稳定，使用24V供电，可从RTU取电方便。
（4） 功能先进，在S910基础上改进，实现负荷加速度于一体。
3. 技术指标
（1）压力测量精度 0.5％
（2）压力测量范围 0KN~150KN
（3）加速度测量范围 -1.0g ~+1.0g
（4）工作温度范围 -40 ~ 70℃
（5）工作湿度范围 5 ~ 95％
（6）工作电压 24V
（7）重量 2.3kg
四、北京安控SZ902N无线负荷位移传感器
主要技术指标
型号 SZ902
负荷测量范围 0～150kN
负荷测量精度 ±0.5% F.S
位移测量范围 1～6m
位移测量精度 ±1%F.S
冲次测量范围 2～6次
冲次测量精度 ±2%F.S
寿命 20～80%量程内2000万次
设备标定周期 12个月（建议）
工作环境 湿度 5%RH～95% 温度 -40℃～+70℃
防爆等级 ExdⅡBT4
通讯方式 SZ902：2.4GHz Zigbee通信技术
传输距离 通信距离最大100m或1000m
天线形式 外置天线帽
工作电源 2W太阳能电池及3.6V高性能锂电池
电池更换周期 3年
4.安装方式
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