一种用于压气站的一键启停方法及系统

技术领域

本发明涉及压缩空气供气系统技术领域，尤其涉及一种用于压气站的一键启停方法及系统。

背景技术

以西气东输、川气东送、中俄东线等为代表的天然气管道逐渐成网，天然气在国家能源消费中的比例日益提高，已经成果国民经济的重要支撑。压缩机组对管输天然气进行增压，是天然气管道的心脏，其运行水平直接决定了天然气管道的运行能力。

现有压气站压缩机控制系统，辅助系统，站控系统各自独立，缺少连锁保护。压缩机启停，需要人工按照经验，判断状态，依次启停相关流程。对人员素质要求高，存在误操作风险。操作尚未实现全面自动化，部分流程需要由调度远程指挥，站场现场手动操作，劳动强度大，多人协同存在沟通风险。

国内管道用压缩机组约 400 台套，长期依赖人工手动操作，极大的制约了管道的运行水平。现有压缩机组辅助系统众多，部分还是手动操作各自独立运行没有连锁控制；进口压缩机组采用独立控制系统，与站控系统缺乏交互。压缩机组一键启停需要攻克压缩机组全面国产化替代、工艺流程全面自动化、多系统复杂逻辑时序整合、全数字化系统融合四大挑战。

针对四大技术挑战，需要构建一套“全国产化设备替代、全业务自动化升级、全数字化系统融合、全流程逻辑序整合”的工作方案。形成大型压缩机站场安全可控的一键启停压缩机、一键启停压气站技术体系，以提升管道运行效率，实现压缩机组高效运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于压气站的一键启停方法及系统，解决现有压气站不能一键启停，影响压缩机组高效运行的问题；通过自动化操作，避免人工失误，影响压缩机组高效运行的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于压气站的一键启停方法，所述方法包括：步骤S1，启动一键启站，进入步骤S2；步骤S2，判断状态反馈与报警检测是否满足条件，若满足，则进入步骤S3；若不满足，则退出一键启站；步骤S3，判断空气系统是否满足条件，若满足，则进入步骤S4；若不满足，则调整压缩空气系统，重新进入步骤S3；在进行步骤S3的同时进行预启；步骤S4，判断站内工艺流程是否满足启站条件，若满足，则进入步骤S5；若不满足，则导通站内工艺流程，重新进入步骤S4；步骤S5，二次确认压缩机厂房是否满足启机条件；若满足，则进入步骤S6；若不满足，则退出一键启站；步骤S6，判断厂房风机是否满足条件，若满足，则进入步骤S7；若不满足，则重新分配压缩机厂房风机，重新进入步骤S6； 步骤S7，压缩机组一键启动，进入步骤S8；步骤S8，进行防喘振控制并平衡分配压缩机组负荷；步骤S9，结束一键启站。

在本申请的一些实施例中，在步骤S1之前，增设压缩机组和计量支路；根据优先级信息预先预选优先级最高的所述压缩机组和所述计量支路；判断预选的优先级最高的所述压缩机组和所述计量支路是否满足启动条件；若满足，进入步骤S1；若不满足，则启动满足启动条件且优先级最高的备用的所述压缩机组和所述计量支路，进入步骤S1压缩机组。

在本申请的一些实施例中，在步骤S2中，所述状态反馈与报警检测的满足条件包括：压缩机组供电系统正常运行，压缩机组无综合故障，压缩机组未处于ESD报警状态，压缩机厂房消防系统探测器无故障，无可燃气体浓度超高报警、火焰报警。

在本申请的一些实施例中，在步骤S3中，所述判断空气系统是否满足条件，若满足，则进入步骤S4；若不满足，则调整压缩空气系统，重新进入步骤S3，具体为：判断压缩空气管路压力是否正常；若压缩空气管路压力过低，则启动压缩机组，提高压缩空气管路压力至预定值，停止所述压缩机组；所述预定值为压缩空气管路正常压力值；若压缩空气管路压力正常，则进入步骤S4。

在本申请的一些实施例中，在步骤S4中，所述站内工艺流程满足启站的条件包括：进出站ESD阀处于开启状态、放空阀处于关闭状态和阀门远控无故障问题。

在本申请的一些实施例中，在步骤S4中，所述导通站内工艺流程，包括：打开过滤器前截止阀与后截止阀；打开预选的所述计量支路；打开站内循环阀；判断进站阀与出站阀的前后压差是否低于预设压差值，若压差低于预设压差值，则按照管路进气工艺流程顺序打开进站阀与出站阀；若压差高于预设压差值，则先进行泄压，至压差低于预设压差值后，按照管路进气工艺流程顺序打开进站阀与出站阀，并停止泄压。

在本申请的一些实施例中，所述压缩机厂房满足启站的条件包括：压缩机厂房处于ESD状态、压缩机厂房可燃气体和火焰无报警或故障、压缩机组UMDS无报警或故障。

在本申请的一些实施例中，所述步骤S6中，所述分配压缩机厂房风机包括：对压缩机厂房风机进行分组；在每组风机中选取主风机和备用风机；当所述主风机运行时间到达预设时间后停止运行，并启动所述备用风机，交替使用所述主风机与备用风机。

在本申请的一些实施例中，在步骤S8中，所述防喘振控制包括：单台压缩机组启动到达最小控制转速以及加载条件，进行防喘振控制；关闭防喘振阀，并提升压缩机转速直至出口压力大于管网阻力；将压缩机组并入压缩空气管路；按上述步骤依次将其他压缩机组并入压缩空气管路；所述压缩机组负荷分配平衡，具体为：使各台压缩机组的工作点与喘振线在等距离的位置。

为实现上述目的，本申请还提供了一种用于压气站的一键启停系统，包括：启停模块，用于启动一键启站和结束一键启站；状态反馈与报警检测模块，用于自动判断一键启站所涉及到的设备状态是否正常；压缩空气系统自启停模块，用于自动检查压缩空气管路压力是否正常；站内工艺流程导通模块，用于自动检查站场工艺流程是否满足启站要求；压缩机厂房风机自动分配模块，用于防止风机长时间运行出现故障；压缩机组一键启动模块，用于按照压缩机组优先级顺序，根据前面设定的启动数量，启动相应台数压缩机压缩机组防喘振控制与负荷分配自动投用与退出模块，用于稳定压缩机组转速，使压力稳定在预设压力值上，使并联运行的压缩机组的运行点自动控制在与喘振控制线等距。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的用于压气站的一键启停方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的用于压气站的一键启停系统的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不是用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本发明实施例为了改变压气站停站后干线与站内压差过大而依靠人工缓慢平衡压力的状况，从而实现一键启站时能够自动导通整个压气站的工艺流程，将进/出站旁通管道上的平衡阀改为电动阀，并接入站控系统，使得压差平衡过程可受控。

本发明实施例为了实现一键启停站时干气密封系统的自动控制，在原有的干气密封备用口气源口位置（传统压缩机干气密封系统只有一路压缩机组出口端工艺气源）增加第2路工艺气源，并增设一个受压缩机控制系统控制气动阀门，通过远程遥控开启该气动阀门，引入压缩机组出口汇管工艺气源。当压缩机组泄压后启机，压缩机组出口端工艺气源已放空，打开新增设的气动阀，从压缩机出口汇管供应一级密封气；当压缩机组泄压停机时，需关闭该气动阀。

本发明实施例站控与压缩机控制系统深度融合，两种系统的HMI融合后，可在站控系统HMI界面上对压缩机组本体、辅助系统设备进行单独控制，同时具备一键启停机控制功能，画面可显示压缩机组的启停机时序、运行工艺参数等，兼备压缩机组负荷分配曲线的查看、设定值下发等功能。

为了实现自动控制压气站的一键启停，本发明实施例将压缩机组需要的辅助系统联动，润滑油系统、后空冷器等核心设备由压缩机控制系统直接控制；将变频控制系统、压缩机组供电系统（UMDS）、水冷系统3种设备与启停压缩机组相关的关键参数，通过硬线整合到压缩机控制系统；其它各辅助系统的参数分别由其厂家独立的控制器进行采集，并通讯到每台压缩机控制系统。

如图1所示，本实施例公开了一种用于压气站的一键启停方法，方法包括：

步骤S1，启动一键启站，进入步骤S2；

步骤S2，判断状态反馈与报警检测是否满足条件，若满足，则进入步骤S3；若不满足，则退出一键启站；

步骤S3，判断空气系统是否满足条件，若满足，则进入步骤S4；若不满足，则调整压缩空气系统，重新进入步骤S3；在进行步骤S3的同时进行预启；

步骤S4，判断站内工艺流程是否满足启站条件，若满足，则进入步骤S5；若不满足，则导通站内工艺流程，重新进入步骤S4；

步骤S5，二次确认压缩机厂房是否满足启机条件；若满足，则进入步骤S6；若不满足，则退出一键启站；

步骤S6，判断厂房风机是否满足条件，若满足，则进入步骤S7；若不满足，则重新分配压缩机厂房风机，重新进入步骤S6；

步骤S7，压缩机组一键启动，进入步骤S8；

步骤S8，进行防喘振控制并平衡分配压缩机组负荷；

步骤S9，结束一键启站。

可以理解的是，北方管道公司各压气站一键启站功能主要由状态反馈与报警检测、自动导通站内工艺流程、压缩空气系统自启停、压缩机厂房风机自动分配、压缩机组一键启动、防喘振控制与负荷分配自动投用与退出6个部分组成。在各压气站实施过程中可以根据实际情况对总体控制流程进行了优化。

可以理解的是，上述实施例中，在进行步骤S3的同时进行预启，预启操作包括：检测油箱液位、启动油箱电加热器、启动电机加热器、开始电机30min吹扫、投入干气密封隔离气。

可以理解的是，上述实施例中，在步骤S7中，压缩机组一键启动，是按压缩机组优先级顺序进行的；

在压缩机组一键启动时：首先对允许启机条件和步骤S3的预启情况进行确认，判断如下：润滑油油箱温≥25℃，压缩机防喘振阀全开，电机吹扫完毕允许启动，泄漏补偿模式正常，压缩机进出口阀、润滑油泵、润滑油风冷器、润滑油加热器、主电机加热器、顶升油泵、主电机风冷电机、变频器处于远控模式，上述条件都满足则反馈压缩机组预启动完成，站控系统下发启动该压缩机组命令，压缩机组收到命令后执行压缩机组的启机流程。

具体的，每一台压缩机组的启机流程可以为：判断启机条件—启动辅助系统—气体置换—导通压缩机进出口工艺流程—二次判断启机条件—启动变频器并进行暖机—暖机结束后快速提升至最低工作转速。

可以理解的是，上述实施例中，单台压缩机组的停机模式分为正常停机、保压停机、泄压停机，其中正常停机、保压停机在停机结束后不泄压，二者的区别仅在于变频器的停止方式不同，正常停机为先降转速到最低工作转速后停变频器，保压停机则直接停止变频器；泄压停机为直接断开变频器供电，并将压缩机区的工艺气进行泄压放空。

可以理解的是，上述实施例中，根据压缩机组的3种停机模式与站场的实际工艺需求，停站模式又分为了以下5种：①正常停站。两台压缩机组退出负荷分配后，按顺序正常停机，停机成功后停止风机、关闭站内流程，最后打开越站阀。②多机停止。两台压缩机组按顺序正常停机。③多机保压停机。多台压缩机组同时保压停机。④多机泄压停机。也叫做区域站ESD，两台压缩机组同时泄压停机。⑤全站ESD。所有压缩机组同时泄压停机，随后紧急关断进出站ESD阀，关闭现场非消防电源，打开越站阀。

在本申请的一些具体实施例中，在步骤S1之前，增设压缩机组和计量支路；根据优先级信息预先预选优先级最高的压缩机组和计量支路；判断预选的优先级最高的压缩机组和计量支路是否满足启动条件；若满足，进入步骤S1；若不满足，则启动满足启动条件且优先级最高的备用的压缩机组和计量支路压缩机组，进入步骤S1。

可以理解的是，上述实施例中，为了减少一键启站的时间，设置备用的压缩机组和计量支路，防止长时间等待启站。

在本申请的一些具体实施例中，在步骤S2中，状态反馈与报警检测的满足条件包括：压缩机组供电系统正常运行，压缩机组无综合故障，压缩机组未处于ESD报警状态，压缩机厂房消防系统探测器无故障，无可燃气体浓度超高报警、火焰报警。

可以理解的是，上述实施例中，通过检测一键启站所涉及到的设备状态是否正常，判断是否可以进行一键启站。

在本申请的一些具体实施例中，在步骤S3中，判断空气系统是否满足条件，若满足，则进入步骤S4；若不满足，则调整压缩空气系统，重新进入步骤S3，具体为：判断压缩空气管路压力是否正常；若压缩空气管路压力过低，则启动压缩机组，提高压缩空气管路压力至预定值，然后停止压缩机组；预定值为压缩空气管路正常压力值；若压缩空气管路压力正常，则进入步骤S4。

可以理解的是，上述实施例中，通过检测压缩空气管路压力是否正常，判断是否可以进行一键启站。

在本申请的一些具体实施例中，在步骤S4中，站内工艺流程满足启站的条件包括：进出站ESD阀处于开启状态、放空阀处于关闭状态和阀门远控无故障问题。

可以理解的是，上述实施例中，在站内工艺流程导通之前，首先判断站内工艺流程是否满足启站的条件，防止出现安全问题。

在本申请的一些具体实施例中，在步骤S4中，导通站内工艺流程，包括：打开过滤器前截止阀与后截止阀；打开预选的计量支路；打开站内循环阀；判断进站阀与出站阀的前后压差是否低于预设压差值，若压差低于预设压差值，则按照管路进气工艺流程顺序打开进站阀与出站阀；若压差高于预设压差值，则先进行泄压，至压差低于预设压差值后，按照管路进气工艺流程顺序打开进站阀与出站阀，并停止泄压。

可以理解的是，上述实施例中，自动导通站内工艺流程具体为：首先自动打开过滤器前截止阀与后截止阀；其次，自动打开预选的计量支路的前电动阀门与后电动阀门(站内不计量可不设置该步)；再次，打开站内循环阀；最后，程序自动判断进站阀与出站阀的前后压差是否低于预设压差值，预设压差值为0.2MPa，如果压差小于0.2MPa，则按照管路进气工艺流程顺序打开进站阀与出站阀，如果压差大于0.2MPa，则先打开进站旁通阀与出站旁通阀，待压差低于0.2MPa后，再打开进站阀与出站阀，并关闭进站旁通阀、出站旁通阀和越站阀。站内工艺流程全部导通后，执行步骤S5。

在本申请的一些实施例中，压缩机厂房满足启站的条件包括：压缩机厂房处于ESD状态、压缩机厂房可燃气体和火焰无报警或故障、压缩机组UMDS无报警或故障。

可以理解的是，上述实施例中，通过判断压缩机厂房是否满足启站的条件，判定是否可以进行一键启站。

在本申请的一些实施例中，步骤S6中，分配压缩机厂房风机包括：对压缩机厂房风机进行分组；在每组风机中选取主风机和备用风机；当主风机运行时间到达预设时间后停止运行，并启动备用风机，交替使用主风机与备用风机。

可以理解的是，上述实施例中，具体的，可以将压缩机厂房排风机分为4组，每组有4台排风机，对每台排风机进行标号，并启动其中的3台排风机作为主排风机，为每台排风机分别设置一个计时器，用于计算每台排风机的运行时间，当排风机运行15分钟（为预设排风时间）后停止其中一台排风机启动备用排风机，如此进行交替循环。送风机的投用同上述步骤。

在本申请的一些实施例中，在步骤S8中，防喘振控制包括：单台压缩机组启动到达最小控制转速以及加载条件，进行防喘振控制；关闭防喘振阀，并提升压缩机转速直至出口压力大于管网阻力；将压缩机组并入压缩空气管路；按上述步骤依次将其他压缩机组并入压缩空气管路；压缩机组负荷分配平衡，具体为：使各台压缩机组的工作点与喘振线在等距离的位置。

可以理解的是，上述实施例中，防喘振控制具体为：单台压缩机组启动到达最小控制转速以及加载条件后，经过一段延时防喘振控制后开始工作，按照一定斜率自动关闭防喘振阀，同时根据出口压力设置压缩机速度，并提升压缩机转速直到出口压力能够克服管网阻力为止，然后打开压缩机组出口单向阀并入管网。按上述步骤依次将其他压缩机组并入管网。

压缩机组负荷分配平衡，具体为：当第2台压缩机组出口单向阀打开，系统判定该压缩机组成功并入管网，随着新并入压缩机组的流量进入管网，负荷分配控制器控制两台压缩机组的转速，当各台压缩机组的工作点与喘振线在等距离的位置时，最终达到两台压缩机组负荷平衡。

如图2所示，为实现上述目的，本申请还提供了一种用于压气站的一键启停系统，包括：启停模块，用于启动一键启站和结束一键启站；状态反馈与报警检测模块，用于自动判断一键启站所涉及到的设备状态是否正常；压缩空气系统自启停模块，用于自动检查压缩空气管路压力是否正常；站内工艺流程导通模块，用于自动检查站场工艺流程是否满足启站要求；压缩机厂房风机自动分配模块，用于防止风机长时间运行出现故障；压缩机组一键启动模块，用于按照压缩机组优先级顺序，根据前面设定的启动数量，启动相应台数压缩机组；防喘振控制与负荷分配自动投用与退出模块，用于稳定压缩机组转速，使压力稳定在预设压力值上，使并联运行的压缩机组的运行点自动控制在与喘振控制线等距。

可以理解的是，上述实施例中，压气站一键启站功能主要由状态反馈与报警检测模块、压缩空气系统自启停模块、站内工艺流程导通模块、压缩机厂房风机自动分配模块、压缩机组一键启动模块、防喘振控制与负荷分配自动投用与退出模块6个部分组成。在各压气站实施过程中根据实际情况对上述6个模块的先后顺序进行了调整。

本发明公开了以下技术效果：本发明提供的一种用于压气站的一键启停方法及系统，解决现有压气站不能一键启停，影响压缩机组高效运行的问题；通过自动化操作，避免人工失误，影响压缩机组高效运行的问题。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

领域普通技术人员可以理解：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。