CN104731049B - 一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法 - Google Patents
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Abstract
发明属于油气田地面工程建设技术领域，具体提供了一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，其步骤包括：1、根据标准站场的类型和使用的工艺橇的基础数据，初步确定配电、控制、通信系统的设备数量；2、根据确定的设备数量，对各系统设备分别优化、合并，减少设备数量与体积，确定最终设备数及尺寸；3、根据设备数量及尺寸，对橇内平面及外形尺寸进行布局；4、橇整体图纸设计；5、橇体制造与系统集成、测试。本发明克服了目前与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式所导致的建设周期长、占地面积大以及管理成本高等问题。构建全橇装化站场，实现了油气田场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理。
Description
技术领域
本发明属于油气田地面工程建设技术领域，是实现场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理的一种技术方法，具体是一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法。
背景技术
近年来随着油气田站场建设逐渐向设计标准化、建设模块化、管理数字化方向发展。站场建设开始从工艺系统单体、部件的现场个体安装向按模块在工厂成橇、现场橇块联接的方式转变。工艺系统的设计标准化、一体化、集成化、橇装化，制造工厂化，装置的运行维护市场化，提高了建设质量、缩短了建设周期、减小了占地面积，对油气站场的建设和运行管理起到了革命性的变化作用。
但与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式：
1）建造专用砖混或框架结构的配电室、控制室等建（构）筑物来专门分别放置配电、自控、通信设备及系统；
2）工艺系统安装完成后，进行现场仪表、控制设备的安装和接线，再与配电、自控系统进行调试；
3）在值班室设置专用操作站、管理站、视频站，24h有人值守进行监控、操作工艺生产过程。
这种建设方式建设周期长，其中油田增压点、接转站等建成需约2个月，气田集气站建成需3-4个月；这种建设方式还占地面积大，其中接转站、集气站等单独建设的配电室、控制值班室、面积分别约为70m2、90m2；另外该建设方式的管理成本也高，其中24h值班需要三班倒，每个站场监控操作岗至少需要3-4人，一些站场如集气站要建设宿舍，增压点、接转站需建设前线倒班点来满足站场人员的生活。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式所导致的建设周期长、占地面积大以及管理成本高等问题。构建由工艺橇、电控橇组成的全橇装化站场，实现油气田场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理，进一步提高建设质量、缩短建设周期、减小场站占地面积，降低建设与运行成本。
为此，本发明提供了一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：根据标准站场的类型和使用的工艺橇的基础数据，初步确定配电、控制、通信系统的设备数量；
步骤二：根据确定的设备数量，对各系统设备分别优化、合并，减少设备数量与体积，确定最终设备数及尺寸；
步骤三：根据设备数量及尺寸，对橇内平面及外形尺寸进行布局；
步骤四：橇整体图纸设计；
步骤五: 橇体制造与系统集成、测试。
所述步骤一中基础数据包括标准站场的总平面图、总工艺自控流程图、各单元或工艺一体化集成装置自控流程图；各类设备单体用电负荷、UPS用电负荷、非UPS用电负荷、总用电负荷；工艺一体化集成装置或标准单元模块的型号、数量、数据采集控制I/O点；所辖标准化井场的数量；
其中：
A）根据总用电负荷确定是否设置高压设备，确定标准为当总用电负荷超过300kW时设置高压设备；总负荷为站场各类用电设备负荷之和，包括UPS用电负荷和非UPS用电负荷；UPS用电负荷主要为自控系统、通信系统、紧急关断控制阀、应急照明设施；
B）根据各类非UPS用设备的数量及负荷，按照供配电设计规范及标准机柜容量，确定配电机柜数量；根据UPS用电设备数量及负荷，确定其功率和电池容量；
C）根据总工艺自控流程图及各单元或工艺一体化集成装置自控流程图，统计I/O总点数，按照标准机柜的容量及所选PLC的安装尺寸，确定控制系统机柜尺寸及数量；
D) 根据标准站场平面图和视频前端设备的覆盖范围，先确定视频前端设备的总数量，再根据视频服务器处理信号回路数量的能力，确定视频服务器的数量；同时根据该类型站场所管辖井场数量和光通信设备的端口容量，确定与井站进行光纤通信的通信设备数量。
所述步骤二中：
A）对高压设备，采用变压器高压侧负荷开关与变压器本体集成在一体的组合式变压器；
B）根据确定的UPS功率、电池容量选择UPS主机、电池；根据确定的视频服务器、光纤通信设备的容量与数量选择视频、通信设备；最后根据UPS与视频、通信设备的尺寸，设计能将其同时安装在一起的UPS及通信机柜，机柜对强弱电设备及布线进行屏蔽；
C）配电柜选用前维护的柜型，并与自控、UPS及通信机柜相互统一尺寸，最高不超过2.1m，最宽不超过1m ，最深不超过0.8m。
所述步骤三具体包括：
A）若有高压设备，橇体平面设高压区和低压区，并隔离，高压区放置高压变压器，若无变压器的取消高压区；
B）根据配电、自控、UPS及通信机柜总数量和柜前最小1.2m操作空间要求，在低压区分“一、L或∏”字型布置机柜，机柜背面或侧面与撬体内壁预留空间小于200mm；
C）撬体总长度不超过10m，进深不超过2.5m。
所述步骤四中对橇整体图纸设计包括：
A）橇体底座设计：高度满足防爆要求；结构强度满足机柜及撬体自重要求，底座吊装杆的位置及强度满足吊装重心稳定、装置不形变，橇房侧壁框架强度满足吊装时不形变；同时根据橇底电力、仪表、通信电缆的进出方式与密封方式，设计橇内各单元机柜的电缆连接、敷设方式；
B）橇体高度设计：总高度为底座高度、机柜高度、散热循环空间、撬定通风空间之和，且橇高度总体不超过3m；
C）橇体开门设计：正面门撬底座处设置内踏步、侧面与背面门正对机柜背面，不设内踏步，宽度与高度满足一个机柜的进出，并设置防尘、防雨通风口。
D）橇体配套设计：设置照明和自动通风、取暖设施，满足配电、控制、通信系统正常运行时的温度环境要求；
E）撬体进行外观涂色、标识；
F）撬体抗风核算：根据站场所处地理位置和区域的常年最大风力，通过风载力矩与自重力、地面摩擦力与风载力的大小对比计算，确定电控装置的抗风能力，验证装置能否进行不固定安装，若不能无固定安装，则在装置四周设置固定桩，反之则无需设置；
G）设计橇内电气、控制、通信系统的详细图纸，包括各系统内的连接原理、设备材料规格、数量，设备布置，机柜尺寸、外形，标识、名牌，各系统间的连接接口；
所述步骤五包括：
A）按照设计图纸进行撬座及撬体制造；
B）供配电、自控、通信各系统按照设计图纸制造，制造合格后进行集成安装；
C）总集成安装完成后，按照电气、自控、通信标准完成各类测试，并与工艺撬进行联调。
本发明的有益效果：本发明提供的这种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，克服了现有技术中与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式所导致的建设周期长、占地面积大以及管理成本高等问题。本发明可构建由工艺橇、电控橇组成的全橇装化站场，实现油气田场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理，进一步提高建设质量、缩短建设周期、减小场站占地面积，降低建设与运行成本。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是配电、控制、通信系统的橇装集成流程图；
图2是配电、控制、通信系统橇的系统连接图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：根据标准站场的类型和使用的工艺橇的基础数据，初步确定配电、控制、通信系统的设备数量；
步骤二：根据确定的设备数量，对各系统设备分别优化、合并，减少设备数量与体积，确定最终设备数及尺寸；
步骤三：根据设备数量及尺寸，对橇内平面及外形尺寸进行布局；
步骤四：橇整体图纸设计；
步骤五: 橇体制造与系统集成、测试。
本发明提供的这种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，克服了现有技术中与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式所导致的建设周期长、占地面积大以及管理成本高等问题。本发明可构建由工艺橇、电控橇组成的全橇装化站场，实现油气田场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理，进一步提高建设质量、缩短建设周期、减小场站占地面积，降低建设与运行成本。
实施例2
上述实施例的步骤一中基础数据包括标准站场的总平面图、总工艺自控流程图、各单元或工艺一体化集成装置自控流程图；各类设备单体用电负荷、UPS用电负荷、非UPS用电负荷、总用电负荷；工艺一体化集成装置或标准单元模块的型号、数量、数据采集控制I/O点；所辖标准化井场的数量；
其中：
A）根据总用电负荷确定是否设置高压设备，即电力变压器，确定标准为当总用电负荷超过300kW时设置高压设备；总负荷为站场各类用电设备负荷之和，包括UPS用电负荷和非UPS用电负荷；UPS用电负荷主要为自控系统、通信系统、紧急关断控制阀、应急照明设施以及其它关键设施；
A）根据各类非UPS用设备的数量及负荷，按照GB0052、SY/T0033等供配电设计规范及标准机柜容量，确定配电机柜数量；根据UPS用电设备数量及负荷，按照GB50054的相关要求，确定其功率和电池容量；
C）根据总工艺自控流程图及各单元或工艺一体化集成装置自控流程图，统计I/O总点数，按照按照GB/T50823d的相关要求、标准机柜的容量及所选PLC的安装尺寸，确定控制系统机柜尺寸及数量；
D) 根据标准站场平面图和视频前端设备的覆盖范围，先按照GB50115确定视频前端设备的总数量，再根据GB50393、GB50348等规范相关要求和视频服务器处理信号回路数量的能力，确定视频服务器的数量；同时根据该类型站场所管辖井场数量和光通信设备的端口容量，按照YD/T1628、YD/T1630等规范相关要求，确定与井站进行光纤通信的通信设备数量。
实施例3
实施例1中的步骤二根据确定的设备数量，对各系统设备分别优化、合并，减少设备数量与体积，确定最终设备数及尺寸，具体如下：
A）对高压设备，采用变压器高压侧负荷开关与变压器本体集成在一体的组合式变压器，可采用专利号为ZL201020245801.1，专利名称为组合式电力变压器的专利产品；
B）根据确定的UPS功率、电池容量选择UPS主机、电池，尽量选择小尺寸的UPS主机、电池；根据确定的视频服务器、光纤通信设备的容量与数量选择视频、通信设备，视频、通信设备同样选用小尺寸的；最后根据UPS与视频、通信设备的尺寸，设计能将其同时安装在一起的UPS及通信机柜，机柜按GB/T7260规范要求，对强弱电设备及布线进行屏蔽；
C）配电柜根据其容纳的配电回路数与安装维护的便利要求，选用前维护的柜型，并与自控、UPS及通信机柜相互统一尺寸，应以统一布置到机柜最小为原则，最高不超过2.1m，最宽不超过1m ，最深不超过0.8m。
实施例4
实施例1中的步骤三，根据设备数量及尺寸，对橇内平面及外形尺寸进行布局，具体包括：
A）若有高压设备，橇体平面设高压区和低压区，并隔离，高压区放置高压变压器，若无变压器的取消高压区；
B）根据配电、自控、UPS及通信机柜总数量和柜前最小1.2m操作空间要求，在低压区分“一、L或∏”字型布置机柜，机柜背面或侧面与撬体内壁预留空间小于200mm；
C）撬体总长度不超过10m，进深不超过2.5m，满足公路拉运不超宽、超长的要求，便于运输。
实施例5
实施例1中步骤四，对橇整体图纸设计包括：
A）橇体底座设计：高度满足GB50183在爆炸危险区即附加2区（GB50058）的防爆要求；结构强度满足机柜及撬体自重要求，底座吊装杆的位置及强度满足吊装重心稳定、装置不形变，橇房侧壁框架强度满足吊装时不形变，整体按照GB50260进行计算检验；同时根据橇底电力、仪表、通信电缆的进出方式与密封方式，设计橇内各单元机柜的电缆连接、敷设方式；
B）橇体高度设计：总高度为底座高度、机柜高度、散热循环空间、撬定通风空间之和，且橇高度总体不超过3m，满足公路拉运不超高的要求；
C）橇体开门设计：正面门撬底座处设置内踏步、侧面与背面门正对机柜背面，不设内踏步，宽度与高度满足一个机柜的进出，并设置防尘、防雨通风口。
D）橇体配套设计：设置照明和自动通风、取暖设施，满足配电、控制、通信系统正常运行时的温度环境要求；
E）撬体进行外观涂色、标识，按照《中国石油油气站场行业视觉形象标准化设计规范》进行；
F）撬体抗风核算：根据站场所处地理位置和区域的常年最大风力，通过风载力矩与自重力、地面摩擦力与风载力的大小对比计算，确定电控装置的抗风能力，验证装置能否进行不固定安装，若不能无固定安装，则在装置四周设置固定桩，反之则无需设置；
G）设计橇内电气、控制、通信系统的详细图纸，包括各系统内的连接原理、设备材料规格、数量，设备布置，机柜尺寸、外形，标识、名牌，各系统间的连接接口等；
实施例6
实施例1中步骤五，橇体制造与系统集成、测试具体包括：
A）按照设计图纸进行撬座及撬体制造；
B）供配电、自控、通信各系统按照设计图纸制造，制造合格后进行集成安装；
C）总集成安装完成后，按照电气、自控、通信标准完成各类测试，并与工艺撬进行联调。
实施例7
图2是配电、控制、通信系统橇的系统连接图，图中：Y1-Yn为工艺橇，DYX为配电、控制、通信橇（简称电控撬），虚线为信号与控制线，实线为电力线，双点划线是光信号，Y1-Yn与DYX之间通过电缆连接，橇装工艺站场与作业区调度室之间通过光缆连接。DYX在场站内完成工艺装置的供电、数据采集、自动控制及连锁保护、站场视频信号采集与数据传输，由所属作业区调度室通过DYX完成橇装站的远程监视、报警、控制。站场取消常规配电室、控制值班室、宿舍等建构筑物，现场无人值守，定时巡检。
综上，本发明对油气站场配电、控制、通信系统的撬装集成基本原则是：
1）将供配电（含高压）、电机控制、过程控制、通信系统集成在一个无需水泥基础、可快速吊装的体积较小的箱式橇房内，取消固定建（构）筑物。
2）各系统工厂内安装、调试，并在工厂内与工艺橇联合调试，减小现场调试工作量。
3）取消每座站设置的值班室和操作站、管理站、视频站。橇内通信系统实时将站内生产数据、视频图像等通过光缆传输至油田区域管理部门（作业区）的调度室进行集中监控，站场自动运行、定期巡检、无人值守，每台操作站、管理站、视频站可监视管理多座站场。
因此，本发明提供的这种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，克服了现有技术中与站场运行配套的配电、自控、通信系统仍然采用传统的建设方式所导致的建设周期长、占地面积大以及管理成本高等问题。本发明可构建由工艺橇、电控橇组成的全橇装化站场，实现油气田场站标准化、橇装化建设和无人值守、数字化管理，进一步提高建设质量、缩短建设周期、减小场站占地面积，降低建设与运行成本。通过对油气站场配电、控制、通信系统的撬装集成形成的电控一体化集成装置，可使站场每座节省占地60%以上，缩短建设周期50%，节省投资约10%，每座站场减少操作人员3-4人。
本实施例没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种油气田场站的配电、控制、通信系统橇装集成方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：根据标准站场的类型和使用的工艺橇的基础数据，初步确定配电、控制、通信系统的设备数量；
所述步骤一中基础数据包括标准站场的总平面图、总工艺自控流程图、各单元或工艺一体化集成装置自控流程图；各类设备单体用电负荷、UPS用电负荷、非UPS用电负荷、总用电负荷；工艺一体化集成装置或标准单元模块的型号、数量、数据采集控制I/O点；所辖标准化井场的数量；
其中：A）根据总用电负荷确定是否设置高压设备，确定标准为当总用电负荷超过300kW时设置高压设备；总负荷为站场各类用电设备负荷之和，包括UPS用电负荷和非UPS用电负荷；UPS用电负荷主要为自控系统、通信系统、紧急关断控制阀、应急照明设施；
B）根据各类非UPS用设备的数量及负荷，按照供配电设计规范及标准机柜容量，确定配电机柜数量；根据UPS用电设备数量及负荷，确定其功率和电池容量；
C）根据总工艺自控流程图及各单元或工艺一体化集成装置自控流程图，统计I/O总点数，按照标准机柜的容量及所选PLC的安装尺寸，确定控制系统机柜尺寸及数量；
D)根据标准站场平面图和视频前端设备的覆盖范围，先确定视频前端设备的总数量，再根据视频服务器处理信号回路数量的能力，确定视频服务器的数量；同时根据该类型站场所管辖井场数量和光通信设备的端口容量，确定与井站进行光纤通信的通信设备数量；
步骤二：根据确定的设备数量，对各系统设备分别优化、合并，减少设备数量与体积，确定最终设备数及尺寸；
所述步骤二中：
A）对高压设备，采用变压器高压侧负荷开关与变压器本体集成在一体的组合式变压器；
B）根据确定的UPS功率、电池容量选择UPS主机、电池；根据确定的视频服务器、光纤通信设备的容量与数量选择视频、通信设备；最后根据UPS与视频、通信设备的尺寸，设计能将其同时安装在一起的UPS及通信机柜，机柜对强弱电设备及布线进行屏蔽；
C）配电柜选用前维护的柜型，并与自控、UPS及通信机柜相互统一尺寸，最高不超过2.1m，最宽不超过1m，最深不超过0.8m；
步骤三：根据设备数量及尺寸，对橇内平面及外形尺寸进行布局；
所述步骤三具体包括：
A）若有高压设备，橇体平面设高压区和低压区，并隔离，高压区放置高压变压器，若无变压器的取消高压区；
B）根据配电、自控、UPS及通信机柜总数量和柜前最小1.2m操作空间要求，在低压区分“一、L或∏”字型布置机柜，机柜背面或侧面与撬体内壁预留空间小于200mm；
C）撬体总长度不超过10m，进深不超过2.5m；
步骤四：橇整体图纸设计；
所述步骤四中对橇整体图纸设计包括：
A）橇体底座设计：高度满足防爆要求；结构强度满足机柜及撬体自重要求，底座吊装杆的位置及强度满足吊装重心稳定、装置不形变，橇房侧壁框架强度满足吊装时不形变；同时根据橇底电力、仪表、通信电缆的进出方式与密封方式，设计橇内各单元机柜的电缆连接、敷设方式；
B）橇体高度设计：总高度为底座高度、机柜高度、散热循环空间、撬定通风空间之和，且橇高度总体不超过3m；
C）橇体开门设计：正面门撬底座处设置内踏步、侧面与背面门正对机柜背面，不设内踏步，宽度与高度满足一个机柜的进出，并设置防尘、防雨通风口；
D）橇体配套设计：设置照明和自动通风、取暖设施，满足配电、控制、通信系统正常运行时的温度环境要求；
E）撬体进行外观涂色、标识；
F）撬体抗风核算：根据站场所处地理位置和区域的常年最大风力，通过风载力矩与自重力、地面摩擦力与风载力的大小对比计算，确定电控装置的抗风能力，验证装置能否进行不固定安装，若不能无固定安装，则在装置四周设置固定桩，反之则无需设置；
G）设计橇内电气、控制、通信系统的详细图纸，包括各系统内的连接原理、设备材料规格、数量，设备布置，机柜尺寸、外形，标识、名牌，各系统间的连接接口；
步骤五:橇体制造与系统集成、测试；
所述步骤五包括：
A）按照设计图纸进行撬座及撬体制造；
B）供配电、自控、通信各系统按照设计图纸制造，制造合格后进行集成安装；
C）总集成安装完成后，按照电气、自控、通信标准完成各类测试，并与工艺撬进行联调。
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