靖边气田无人值守集气站发电机远程控制自动启停技术探讨

1. 集气站供电系统现状

按照无人值守站巡检管理规定, 应急保障点员工每天对管辖站进行1次巡护, 目前集气站日常均使用市电, 夏季农忙及秋、冬季地方线路普查时, 集气站市电断电及闪停现象较为频繁, 导致站内自控设备无法正常运行。

因集气站归属与市电归属的重叠性, 同一应急保障点管辖集气站市电也大多归属同一变电所管理, 如变电所发生断电, 应急保障点连续往返各集气站启运发电机。目前集气站断电后UPS供电时间能够达到1-3小时, 当遭遇特殊天气时, 由于往返路程较远, 部分集气站进站道路为沙石路, 道路湿滑无法在3小时内赶赴断电站启发电机, 导致站内UPS电量消耗殆尽, 站内自控设备失灵存在安全隐患。

根据目前我区供电系统现状, 计划选取一座集气站进行供电系统改造, 安装“双电源转换控制系统”。通过改造确保特殊天气区域断电后, 集气站发电机能够自动启动或远程启动, 确保集气站供电正常, 保障集气站安全生产受控。

2. 发电机改造实施目标

集气站燃气发电机为集气站的应急供电设备, 市电断电后, 启运发电机来保障集气站正常生产。目前由于我区12座集气站无人值守, 市电断电后, 应急保障点员工需赶赴断电站人工启运发电机、预热、市电切换、加载。断电后遭遇特殊天气且燃气发电机需进行热运行, 导致站控UPS消耗殆尽, 致使站内自控仪表失控。针对这一情况, 我区计划对2座集气站进行发电机自动启停改造, 实现市电断电后发电机自动启机、切换、加载功能。

3. 发电机自动启停设计方案

针对目前集气站外电断电后, 集气站发电机需人为启动分析, 计划安装“双电源转换控制系统”, 该系统主要由三部分组成:发电机智能控制模块、自动切换系统、市电监控模块组成。主要应用于主电源 (市电) 与备用电源 (燃气发电机) 之间的转换。双电源转换控制系统能实时监测主电源和备用电源的工作状况, 并把测量电参数上传到自控系统。当被监测的主电源发生故障 (如断相、欠压、失压或频率出现偏差等故障) 时, 控制系统自动发出动作指令, 断开主电源, 启动备用电源, 待备用电源工作稳定后将负载转换 (时间可调整) 到备用电源供电。当主电源恢复正常后, 断开备用电源负载, 将负载转换到主电源。备用电源经过卸载冷机 (时间可调整) 后关闭。

把现用动力柜和新动力柜并联起来, 用新动力柜的双投刀闸来选择用哪个动力柜来提供电源, 这样就形成了一用一备, 确保了生产安全。

控制柜设置“就地”“远程”两种运行模式, 控制柜上选择按钮切换到“就地”模式, 可以实现现场人工控制。控制柜上选择按钮切换到“远程”模式, 电力检测仪表把市电和油电的数据时时上传给本系统的控制系统, 在由控制系统把数据上传到自控系统, 这样远程就能够时时检测市电、油电电参数。

4. 发电机自动启停技术可行性分析

4.1 技术改造分析

燃气发电机自动化控制系统主要由三部分组成:发电机智能控制模块、自动切换系统、市电监控模块组成。增加一组动力柜与现有配电柜进行并联, 将市电、发电机电源接入新增控制柜。市电供电时, 市电监控模块监控市电的运行状态 (电压、电流) , 当发生断电或欠压时, 自动切换系统停止市电输入, 发电机自动控制模块开启发电机电磁阀供气、打火, 发电机热运行30-50分钟 (可调节热运行时间) , 根据设定时间发电机加载运行, 市电监控模块在市电、发电机切换时持续监测市电运行状态, 当将测到市电来电后或电压正常5-10分钟后, 发电机卸载运行, 市电正常供电, 发电机怠速运行10-30分钟后停机。

燃气发电机自动化控制系统接入监控设备, 可在监控页面设置发电机启动和停运, 可保障寒冷天气下多次对发电机的卸载运行, 防止燃油系统的低温下运行困难, 及对电瓶的蓄电, 保证了发电机运行的稳定性。

4.2 安全运行分析

燃气发电机自动化控制系统具有三种启动方式。当市电断电或异常时, 系统自动报警, 由人工来远程操作, 断开市电, 启动发电机, 待油电电压稳定后, 再将油电合闸。当市电恢复后先断开油电, 再将市电合闸, 等发电机卸载工作一段时间后, 再将发电机熄火。为了保证安全, 市电合闸和油电合闸互锁, 在市电合闸的情况下, 油电无法合闸, 但是可以启动发电机。在油电合闸的情况下同样市电也没法合闸。

5. 结语

随着我厂集气站数字化改造工作的稳固推进, 天然气外供任务的严峻形势, 特殊天气外电断点后, 应急人员不能及时前往对集气站的安全生产及天然气保供会带来很大的影响。本着持续降低员工劳动强度、大力提升集气站安全管控、杜绝员工特殊天气出车风险的管理理念。通过增设“燃气发电机自动化控制系统”将能达到以下几个目的。

5.1 夏季农忙及外电检修过程, 集气站外电断电后, “燃气发电机自动化控制系统”自动启动发电机在保证足够热运行时间后, 加载运行, 确保站内自控、计量、监控设备正常运行, 使集气站安全受控。

5.2 当集气站发生外电断电, 应急保障点员工不需要再赶赴多座集气站紧急启动发电机, 大大降低了员工出车频次、劳动强度, 降低了恶劣天气员工出车发现。

5.3“燃气发电机自动化控制系统”安装后, 发电机打铁开关需长期处于合闸状态, 电瓶电量消耗较大, 自动控制系统可随时远程对集气站发电机进行启动, 及时对发电机电瓶充电, 保证该控制系统运行正常。

摘要：靖边气田集气站自控设备、仪表的供电方式有市电及站内发电机供电两种方式, 市电断电后需应急保障点员工从驻地出发上现场人工启动发电机, 通过对集气站目前用电现状研究, 计划通过增设燃气发电机自动化控制系统, 实现市电断电后发电机自动远程控制自动启机、加载、供电。

关键词：燃气发电机,自动启停,安全受控,改造