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输油管道工程ESD系统的设计

摘要：ESD系统是长输管道自动化系统的重要组成部分，本文对大庆－锦西原油管道工程ESD系统、水击

超前保护的设计进行了阐述。

关键词：ESD；PLC；SCADA；RTU；SIL；水击超前保护

1概述

目前国内长输管道的紧急停车（ESD）系统大都依托长输管线各站场的站控系统，各站场的紧急关断设

备信号与站场过程控制检测设备信号共同接入站控系统，在站控系统的设置上一般考虑了站控系统PLC的

CPU、电源、通讯及部分关键设备I/0模块的冗余设置。各站控系统通过通讯网络把信号传入调控中心，构

成整个管道的SCADA系统。由于各站场没有独立的ESD系统，事故发生时，紧急停车完全依赖于站控系统

和手动执行，因此降低了ESD的可用度。根据对大庆－锦西输油管道联锁系统安全完整性水平（Safety

IntegrityLevel,SIL）的评估，得出的结论认为大庆－锦西输油管道的各站场及线路应属于可能偶尔发

生事故。如事故发生，对装置和产品有较大的影响，并有可能造成环境污染和人员伤亡，经济损失较大。

根据《石油化工安全仪表系统设计规范》SH/T-3018-2003的规定，安全度等级确定为2级。根据规范要求，

安全度2级应设立设置ESD系统，而且ESD系统的逻辑运算器应与过程控制系统分开，系统的检测控制设

备宜与过长控制系统分开。并结合目前北京油气调控中心的管理模式，在大庆－锦西输油管道工程自控系

统设计上确立了一种独特的设计模式。各站控系统改为由过程监控、ESD和火气三个子系统构成。过程监

控、ESD和火气系统采用独立的专用PLC，分别用于采集和处理工艺控制信号，安全保护仪表信号和火灾

可燃气体信号。过程监控单元采用可靠性高，适应现场环境的可编程序逻辑控制器(PLC)。ESD和火气控

制单元采用专用PLC控制器，按SIL2级设置。ESD子系统以只读方式把信号传输给站控系统，站控系统可

对ESD所有信号进行监视，而当事故发生时，ESD系统独立进行控制，这样就大大提高了系统的可操作性

及可用度。

由于长输管道的工艺特性，各站场的紧急停车会给全线的生产带来严重的危害，甚至会发生水击；同

样，水击的发生也需要各站场采取相应的措施来避免危害的发生和扩散。因此，结合这些特点，在沈阳调

控中心单独设置一套专用PLC，通过单独的通讯信道与各站场ESD系统连接，构成全线紧急停车(ESD)及水

击超前保护系统。

2大庆－锦西原油管道自控系统的组成

大庆-锦西原油管道工程包括1条干线管道和1条支线管道。其中干线起自大庆林源经铁岭止于锦西，

线路沿途共经过3省8市，自北向南依次为大庆市、松原市、长春市、四平市、铁岭市、沈阳市、锦州市、

葫芦岛市。大庆-铁岭段设计输量为3000x104t/a，管径Φ914mm，管道基本沿庆-铁线并行；铁岭-锦西段

设计输量为1000x104t/a，管径Φ610mm，管道基本沿铁-秦线并行敷设至葫芦岛末站。干线管道全长866km、

设计压力8.0MPa，共设7座站场(林源首站、新庙清管站、农安泵站、梨树清管站、铁岭分输站、黑山泵

站、锦西末站),11座远控阀室和8座阴极保护站(除6#、7#阴极保护站外其它站与站场合建)。支线管道起

自干线管道的范家屯分输站，止于双阳末站。支线设计输量为200x104t/a，线路全长66km，设计压力6.3MPa，

管径Φ323.9mm，共设站场2座。

管道全线的日常运行管理、维护和抢修由大庆、长春、沈阳和锦州输油公司负责。

根据大庆-锦西原油管道的工艺特点，分别在林源首站、农安泵站、范家屯分输站、铁岭站、黑山泵站、

锦西末站、双阳热泵站采用工艺站场控制系统，在各远控阀室设置远程终端装置（RTU）。全线的数据将通

过光缆和公网备用信道传至北京油气调控中心和廊坊备用调控中心，从而构成整个管道的监控与数据采集

系统(SCADA-SupervisoryControlandDataAcquisitionSystem)。各站控系统由过程监控、ESD和火

气三个子系统构成。ESD系统和火气系统是相对独立的控制系统，与过程控制系统分开。各远控阀室RTU

信号根据其管理区域划分，传入就近站场站控系统的ESD子系统中。

表1各工艺站场设SCADA系统的站控系统（SCS）