實現(xiàn)“一鍵啟站”到“智能運行”歷史性跨越

中國長輸管道壓縮機組智能控制技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平

文/蔣萬全 鄧婷

在科技強國的戰(zhàn)略指引下,我國天然氣工業(yè)再次迎來歷史性重大突破。

6月26日,國家管網(wǎng)集團北京管道公司發(fā)布消息:陜京四線托克托壓氣站“一鍵啟站,智能運行”項目投運滿半年來,各項運行參數(shù)和遠程智能控制技術(shù)得到全面驗證,極大促進并提升了長輸管道科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)控制和安全支撐作用。這標志著中國大功率壓縮機組智能控制技術(shù)已全面突破國外技術(shù)封鎖,實現(xiàn)從追趕到領(lǐng)跑的跨越,達到世界領(lǐng)先水平,為中國天然氣民族工業(yè)提高核心競爭力、增強核心功能再添新篇章。

大功率壓縮機組作為天然氣工業(yè)領(lǐng)域“皇冠上的明珠”,因其技術(shù)門檻高、制造難度大,長期以來,國外產(chǎn)品在我國天然氣管輸行業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。而大功率壓縮機組智能控制技術(shù)作為機組“大腦”,更是我國長期受制于人的關(guān)鍵技術(shù)。然而,面對這一挑戰(zhàn),中國管道人沒有退縮,而是選擇迎難而上,積極尋求突破。

時間追溯到2012年,在西氣東輸二線這一世界上最為浩大的管道工程建設(shè)中,中國大功率壓縮機組實現(xiàn)國產(chǎn)化,國產(chǎn)壓縮機開始在我國天然氣管輸行業(yè)中嶄露頭角。得益于北京管道公司在推進民族工業(yè)建設(shè)發(fā)展中的責(zé)任和擔(dān)當(dāng),國產(chǎn)大功率電驅(qū)壓縮機組在2016年陜京四線建設(shè)中首次得到全面工業(yè)化應(yīng)用。此后,在國家管網(wǎng)集團科技數(shù)字化戰(zhàn)略引領(lǐng)下,北京管道公司承擔(dān)起“國產(chǎn)壓縮機組智能控制提升研究”這一關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),開啟智能控制技術(shù)的研發(fā)之路。

北京管道公司經(jīng)過前期的充分醞釀與科學(xué)論證,于2021年12月7日在內(nèi)蒙古分公司托克托作業(yè)區(qū)組建了以副主任王志勇牽頭的研究團隊,與沈鼓集團、大連理工大學(xué)等多家企業(yè)及高校專家學(xué)者,共同開展智能控制提升項目攻關(guān)。團隊錨定最高目標,誓要實現(xiàn)“一鍵啟站,智能運行”功能,提升站場智能化控制水平,降低運行風(fēng)險,減少運行成本。

面對這一世界尖端核心技術(shù),團隊展現(xiàn)出了“敢為人先、一往無前”的精神。他們突破國外技術(shù)壁壘,另辟蹊徑,創(chuàng)造性開創(chuàng)另一條技術(shù)路線,從根本上改變壓縮機控制方式。為此,他們在150多個關(guān)鍵節(jié)點上實施了自動化控制流程改造,對國產(chǎn)壓縮機組沈鼓集團開發(fā)的控制程序代碼進行了超過90%的重構(gòu)……

經(jīng)過兩年多艱苦努力,項目團隊對托克托作業(yè)區(qū)24套設(shè)備、2620個探測器、20個控制系統(tǒng)進行了系統(tǒng)性梳理與優(yōu)化。在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,增加了傳感設(shè)備和控制器,調(diào)整了控制邏輯,并實施了分層控制策略。在壓縮機機組并網(wǎng)建模過程中,王志勇團隊創(chuàng)新性提出使用單機壓力控制器、匯入/匯出壓力控制器等六大控制器聯(lián)動的自動加載并網(wǎng)方法,使得在相同工況下,托克托壓縮機機組并網(wǎng)耗時由國際上先進設(shè)備的225分鐘縮短至20分鐘——達到僅為國際先進機組并網(wǎng)耗時8%的驚人速度……

如今,即便在500多公里外的調(diào)度人員也能在現(xiàn)場無人值守條件下,通過輸入簡單參數(shù),實現(xiàn)對各作業(yè)區(qū)“一鍵啟站,智能運行”的指令操作。同時,智能控制系統(tǒng)能夠自動識別并快速處置各種異常情況,做出最優(yōu)最快的正確選擇。

工程師付遠鵬自豪地說:“得益于這套先進的智能控制系統(tǒng),我們仿佛擁有了一位有幾十年豐富工作經(jīng)驗、‘24小時×365天’全年無休的工程師。它能在第一時間捕捉到所有異常情況,使我們從過去的監(jiān)屏值守變?yōu)榇龣C值班,不僅最大限度地減少了誤操作風(fēng)險,確保了安全生產(chǎn),還減少了操作人員,極大提升了勞動生產(chǎn)率!”

2023年12月21日,國產(chǎn)壓縮機組智能控制提升項目成功通過驗收。第三方的科技鑒定結(jié)論是:此項目達到“整體國內(nèi)領(lǐng)先,部分國際先進”水平。

對此,中國石油學(xué)會石油科學(xué)普及教育委員會副主任李偉林作了進一步闡明。他說:“該項目在壓縮機自動并機、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、對出廠性能曲線進行修正、壓縮機性能參數(shù)預(yù)測、轉(zhuǎn)速和功率控制等方面達到了國際領(lǐng)先水平。”

作為壓縮機組生產(chǎn)制造廠家代表,沈鼓集團副總裁、首席技術(shù)官張勇坦言:“該項目在對壓縮機和輔助設(shè)備自動控制技術(shù)深度優(yōu)化基礎(chǔ)上,首次將AI技術(shù)應(yīng)用到壓縮機控制中,使壓縮機組控制更精準、更高效,運行更安全、更可靠,為未來深入開發(fā)智能化壓縮機組起到了重要推動作用。”

這些評價不僅是對項目成果的肯定,更是對中國在大功率壓縮機組智能控制技術(shù)領(lǐng)域取得巨大進步的一致認可。大連理工大學(xué)能源與動力學(xué)院院長楊明軍教授表示,人工智能是目前科技發(fā)展的高峰,它不僅僅是ChatGPT Sora人工智能向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)賦能,也是國內(nèi)大學(xué)目前專注在做的事情,把“論文”寫在祖國大地上更是作為科技工作者的榮耀。該項目是一個典型的“人工智能+”——領(lǐng)先他人的工作。

從中我們不難發(fā)現(xiàn),中國油氣長輸管道大功率壓縮機組智能控制技術(shù)的突破不僅提升了我國天然氣工業(yè)的核心競爭力,也為我國天然氣管網(wǎng)的智能化發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。未來,隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的深入推廣,相信中國天然氣工業(yè)將在國際舞臺上發(fā)揮更加重要的作用。

另據(jù)內(nèi)蒙古輸油氣分公司黨委書記程飛介紹,目前,“一鍵啟站,智能運行”功能讓分公司各壓氣站場智能化運行水平明顯提升,國產(chǎn)壓縮機組并網(wǎng)時間由過去的40分鐘或更長降至20分鐘,由原來的啟機需3∽4人操作或4∽5人值班減少到目前的1人操作或值班,而跨越1083公里的陜京四線,作為“全國一張網(wǎng)”和首都“城市供氣生命線”的重要組成部分,每天有超過2770萬立方米天然氣從托克托作業(yè)區(qū)增壓后輸送至京津冀及內(nèi)蒙古地區(qū),造福著沿線的國計民生。

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