智慧管网智能管道背景下的机组优化控制的国产化解决方案

智慧管网、智能管道天然气长输管道压气站安全及压缩机控制国产化解决方案公司是国内最大的安全与关键控制系统解决方案供应商。公司自1999年以来为国内石油、石化、煤化工和天然气管道提供了近4000套安全仪表系统和大型机组控制系统。其中完成超过数百套进口机组控制系统改造，包括燃气轮机、汽轮机和电机驱动的各类压缩机组。近年来在天然气长输管道压气站控制解决方案国产化方面，北京康吉森也取得了长足的进展。各类机组控制解决方案智慧管网下实现机组层自动控制的功能至关重要,是智能生产的基础。公司自1999年以来完成和完善了各类机组控制解决方案应用软件的国产化，在进口和国产化硬件平台上采用自主控制软件实现各类机组的控制。•

燃机控制及改造•

压气站压缩机控制系统改造•

压气站多机组负荷分配优化控制•

国产化安全与机组控制系统平台的应用压气站机组控制及优化业绩西气东输压气站RR机组控制优化西气东输一线、蒲县、靖边、中卫四个压气站，共8台R-R公司制造的天然气压缩机，、蒲县为电机驱动；靖边、中卫为燃机驱动。均为1用1备的机组配置。控制系统为RR公司配套。当夏季输气量低时，压缩机未到防喘振控制线时防喘振阀就开始开启，且开度发生震荡，造成输气量波动和能量虚耗。受中国石油东部管道公司委托，北京康吉森对RR机组控制系统的控制程序进行了解读和分析，共同确认了控制程序中所存在的问题。双方制订了对控制程序进行修改的方案，并在试验平台上通过仿真方式确认了修改控制程序后的控制效果。最终确定在2016年7月至9月分两个阶段完成对机组控制系统的控制程序和操作界面（HMI）的修改，下装和调试。西气东输压气站RR机组控制优化优化改造后的效果：压缩机组在修改程序和控制参数后，在相同输气量下防喘振阀不再有开度，全关。原控制震荡消失。实现节能优化自动运行。西气东输压气站RR机组控制优化优化前控制震荡，优化后防喘振阀控制稳定，震荡消失蒲县压气站修改程序后压缩机组压线运行西气东输压气站RR机组控制优化l

由于防喘振阀实现精确和稳定控制，经过试验，减小了防喘振控制裕量。从20%的控制裕量减小到15%。l

在相同输气量下防喘振关小，电机功率随之降低。实现节能运行。应县压气站压缩机控制系统更新l

陕京一线应县压气站是国内天然气长输管道中首座采用电机驱动离心式压缩机组的中间压气站。安装3台西门子变频电机驱动的德莱赛兰离心式压缩机。原控制系统为德莱赛兰配套的Di-TronicIV控制系统（以GEFANUC90-70型PLC为核心）l

2017年底康吉森完成了所有三套机组控制系统的更新改造并投用。运行稳定，可实现北调远程进行自动控制和负荷分配控制的功能。l

在完善机组现场仪表后可实现全站机组一键启机的全部功能应县压气站压缩机控制系统更新原控制系统机柜应县压气站压缩机控制系统更新新系统机柜应县压气站压缩机控制系统更新机组控制系统更新后的控制室压气站多机组负荷分配优化控制l

公司共同合作的压气站多机组负荷分配科研项目已完成测试。采用自有知识产权的应用控制软件和国产化控制系统，在西二、西三联合站（瓜州、、连木沁）对所安装的机组（不同品牌/型号机组）进行负荷分配优化控制的验证。l

多机组负荷分配优化控制的实际运行结果表明该康吉森的控制算法和国产化控制系统能够实现不同机组之间的自动负荷分配和优化控制,实现北调远程给定下自动调整站内机组负荷（出站压力等）的目标，并通过优化运行机组的负荷实现综合节能2%的目标。l

2018年获得中国仪器仪表学会的科技成果鉴定压气站多机组负荷分配优化控制西二、西三线联合站多机组负荷分配科研项目，自动负荷分配控制节能运行验证成功机组控制系统国产化的发展与应用控制系统硬件平台：公司研发的TSxPlus安全型PLC系统为三重化的国产安全及关键控制系统，获得SIL3级别的德国莱茵TÜV认证，模块化全冗余结构，高安全性、高可靠性硬件平台。该安全型控制系统硬件平台主要性能特点：l

高安全性能，获得德国莱茵TÜVSIL3级的标准安全认证和在国内首家获得SL1信息安全认证的系统。l

该系统为涡轮机组控制应用开发了专用控制功能：l

-实时多任务型操作系统：可以根据机组控制的需求设定不同的控制响应时间：如燃气轮机燃料控制回路的响应时间可达到5毫秒。l

-带速度信号处理、计算和保护逻辑的专用超速保护卡，在卡件上实现独立超速保护功能，满足API-670超速保护功能的要求。响应时间小于20毫秒。机组控制系统国产化发展l

多种安全认证工作模式，逐步降级工作方式，可在系统l

运行时更换故障模块，可用性高及在线维护,低维护费用，操作简便l

系统设计时采用了机架式架构，独立的主处理器模块，模块化冗余结构，架构合理，可靠性能高，内置系统诊断功能，可及时诊断出各种类型的故障l

事件顺序记录功能（SOE）强大的通讯功能，对外支持各种通讯协议l

更换故障I/O模块时，无需更换或改接端子板和I/O专用电缆l

该安全及关键控制系统获得各类质量与安全相关认证，已经广泛应用于安全及关键控制领域，如ESD、FGS、机组控制等。机组控制系统国产化发展国产化系统符合信息安全SL1等级，可实现对机组的综合安全保障。从信息安全角度，国产安全和关键控制系统需要满足：·

对外通讯接口经过充分全面的健壮性测试，并通过了目前最新的漏洞库测试。·

采用严格的身份验证、设计和白名单等使用控制措施避免非授权的恶意访问。·

使用安全通讯保证安全控制功能不会因为被外部攻击篡改和破坏。·

具有内建防火墙设计从根本上避免信息安全攻击对机组安全控制功能的影响，保证机组连续稳定工作的可用性和可靠性。·

控制系统设有钥匙开关，各硬件模块具有冗余设计、热插拔和防插错设计等物理被动防御措施。从而使国产安全和关键控制系统成为机组控制纵深防御体系的基础保障。机组控制系统国产化的技术储备信息安全核心技术为国内自主，可以在监管方的测试下根据需要和所发现的潜在风险不断完善系统保持最高级别的安全性。康吉森在各类型机组控制算法的成熟应用：防喘振、负荷分配、FGS、SIS(ESD)、燃机顺序控制、燃料控制(调速）以及国产化平台。康吉森TSxPlus系统已具备压气站安全和机组一体化控制平台所需的所有功能和条件。机组控制系统国产化的技术储备通过对西气东输所用燃驱和电驱压缩机组控制程序的解读和优化，北京康吉森已完全掌握压缩机控制程序的全部内容，具备在国产化平台上实施，全面实现压缩机控制国产化的全部条件。优化工作在现场条件具备后即可实施。康吉森智能机组诊断控制一体化