Author(s):
Gert Haandrikman - Shell Global Solutions International B.V.

Industry:
Oil and Gas

Products:
Compact FieldPoint, Industrial I/O, LabVIEW, FieldPoint

The Challenge:
解決了遠(yuǎn)距離管線輸送過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的段塞現(xiàn)象，從而大大提高了管線輸送效率，降低了維護(hù)成本。

The Solution:
Shell 采用NI Compact FieldPoint 解決能源輸送管線的段塞問(wèn)題

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Shell的S3系統(tǒng)原理圖

Shell（殼牌）作為一家具有100 多年歷史的跨國(guó)公司，是全球最主要的石油、天然氣和石油化工品的提供商之一。利用NI Compact FeildPoint 和LabVIEW，Shell 開(kāi)發(fā)了一套名為“S3”的段塞流抑制系統(tǒng)，很好地解決了遠(yuǎn)距離管線輸送過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的段塞現(xiàn)象，從而大大提高了管線輸送效率，降低了維護(hù)成本。

作為“工業(yè)的血液”，石油在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用，因此，將開(kāi)采出來(lái)的原油通過(guò)輸送管線快捷高效地傳送到生產(chǎn)平臺(tái)顯得至關(guān)重要。

輸送管線的段塞嚴(yán)重影響能源輸送

出于經(jīng)濟(jì)因素的考慮，常常需要使用單個(gè)管線將液態(tài)碳?xì)浠衔?、燃?xì)庖约八畯母鱾€(gè)衛(wèi)星礦井輸送至中央生產(chǎn)平臺(tái)。然而，在單個(gè)管線中，隔離的液流和氣流可能會(huì)引發(fā)液體阻塞現(xiàn)象，因?yàn)闅庀嗟膶?shí)際速度快于液相的實(shí)際速度。液相趨向于在傾斜處和傾斜的管道部分累積，從而引發(fā)不規(guī)則流的現(xiàn)象，我們稱之為段塞。在操作變化時(shí)，如啟動(dòng)或者增產(chǎn)，會(huì)引發(fā)大量的段塞液流，這會(huì)導(dǎo)致石油和燃?xì)獾拇罅繐p失，更嚴(yán)重的甚至可能影響管線兩端的設(shè)施。

Compact FieldPoint 平臺(tái)保障管線暢通

針對(duì)輸送管線的段塞現(xiàn)象，Shell 公司采用NI CompactFieldPoint 平臺(tái)和LabVIEW 軟件開(kāi)發(fā)了段塞流的抑制與控制系統(tǒng)“S3”。它由一個(gè)位于升管頂端和常見(jiàn)的首階段分離裝置之間的微型分離裝置組成。該微型分離裝置包含兩個(gè)出口，分別用于氣流和液流。閥門(mén)接受來(lái)自控制系統(tǒng)的信號(hào)并對(duì)兩個(gè)出口流進(jìn)行控制。裝置中由CompactFieldPoint 的I/O 模塊采集各種壓力信號(hào)，并在LabVIEW中利用PID 以及其它控制算法，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而避免了段塞現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)在系統(tǒng)中采用了NI CompactFieldPoint的冗余備份，可靠性高達(dá)99.95%?！癓abVIEW代碼可以直接下載到Compact FieldPoint實(shí)時(shí)控制器中，確保了實(shí)時(shí)、可靠的操作。控制環(huán)路能獨(dú)立于PC 上的操作系統(tǒng)，從而進(jìn)一步優(yōu)化了該控制系統(tǒng)?！毕到y(tǒng)完成后，Shell 成功地在Shell U.K. E&P Gannet-Alpha 平臺(tái)（中北海）現(xiàn)場(chǎng)條件下評(píng)估了該系統(tǒng)。

LabVIEW 使得系統(tǒng)開(kāi)發(fā)快速高效

“鑒于控制算法的復(fù)雜度，憑借現(xiàn)有的PLC和DSC工具實(shí)現(xiàn)這樣的應(yīng)用并非易事?，F(xiàn)在我們可以通過(guò)LabVIEW 和NI PAC 平臺(tái)方便快捷地檢驗(yàn)新的創(chuàng)意并分析其可行性。這樣一個(gè)過(guò)程顯著地加快了S3 的研發(fā)速度?！盨hell 的工程師Gert Haandrikman 介紹道：“此外，無(wú)需聘請(qǐng)專(zhuān)業(yè)人員，我們僅僅通過(guò)幾天的培訓(xùn)就成功地在LabVIEW 中構(gòu)建了應(yīng)用程序?！?/p>

Shell的S3系統(tǒng)原理圖