中國長(cháng)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(wàn)全 鄧婷

在科技強國的戰略指引下,我國天然氣工業(yè)再次迎來(lái)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(xiàn)托克托壓氣站“一鍵啟站,智能運行”項目投運滿(mǎn)半年來(lái),各項運行參數和遠程智能控制技術(shù)得到全面驗證,極大促進(jìn)并提升了長(cháng)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(zhù)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(shí)現從追趕到領(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(mén)檻高、制造難度大,長(cháng)期以來(lái),國外產(chǎn)品在我國天然氣管輸行業(yè)中占據主導地位。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(cháng)期受制于人的關(guān)鍵技術(shù)。然而,面對這一挑戰,中國管道人沒(méi)有退縮,而是選擇迎難而上,積極尋求突破。

時(shí)間追溯到2012年,在西氣東輸二線(xiàn)這一世界上最為浩大的管道工程建設中,中國大功率壓縮機組實(shí)現國產(chǎn)化,國產(chǎn)壓縮機開(kāi)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(jìn)民族工業(yè)建設發(fā)展中的責任和擔當,國產(chǎn)大功率電驅壓縮機組在2016年陜京四線(xiàn)建設中首次得到全面工業(yè)化應用。此后,在國家管網(wǎng)集團科技數字化戰略引領(lǐng)下,北京管道公司承擔起“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(kāi)啟智能控制技術(shù)的研發(fā)之路。

北京管道公司經(jīng)過(guò)前期的充分醞釀與科學(xué)論證,于2021年12月7日在內蒙古分公司托克托作業(yè)區組建了以副主任王志勇?tīng)款^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(zhuān)家學(xué)者,共同開(kāi)展智能控制提升項目攻關(guān)。團隊錨定最高目標,誓要實(shí)現“一鍵啟站,智能運行”功能,提升站場(chǎng)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),團隊展現出了“敢為人先、一往無(wú)前”的精神。他們突破國外技術(shù)壁壘,另辟蹊徑,創(chuàng )造性開(kāi)創(chuàng )另一條技術(shù)路線(xiàn),從根本上改變壓縮機控制方式。為此,他們在150多個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)上實(shí)施了自動(dòng)化控制流程改造,對國產(chǎn)壓縮機組沈鼓集團開(kāi)發(fā)的控制程序代碼進(jìn)行了超過(guò)90%的重構……

經(jīng)過(guò)兩年多艱苦努力,項目團隊對托克托作業(yè)區24套設備、2620個(gè)探測器、20個(gè)控制系統進(jìn)行了系統性梳理與優(yōu)化。在原有設備基礎上,增加了傳感設備和控制器,調整了控制邏輯,并實(shí)施了分層控制策略。在壓縮機機組并網(wǎng)建模過(guò)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(dòng)的自動(dòng)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(shí)由國際上先進(jìn)設備的225分鐘縮短至20分鐘——達到僅為國際先進(jìn)機組并網(wǎng)耗時(shí)8%的驚人速度……

如今,即便在500多公里外的調度人員也能在現場(chǎng)無(wú)人值守條件下,通過(guò)輸入簡(jiǎn)單參數,實(shí)現對各作業(yè)區“一鍵啟站,智能運行”的指令操作。同時(shí),智能控制系統能夠自動(dòng)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(shuō):“得益于這套先進(jìn)的智能控制系統,我們仿佛擁有了一位有幾十年豐富工作經(jīng)驗、‘24小時(shí)×365天’全年無(wú)休的工程師。它能在第一時(shí)間捕捉到所有異常情況,使我們從過(guò)去的監屏值守變?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(dòng)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(guò)驗收。第三方的科技鑒定結論是:此項目達到“整體國內領(lǐng)先,部分國際先進(jìn)”水平。

對此,中國石油學(xué)會(huì )石油科學(xué)普及教育委員會(huì )副主任李偉林作了進(jìn)一步闡明。他說(shuō):“該項目在壓縮機自動(dòng)并機、利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法、對出廠(chǎng)性能曲線(xiàn)進(jìn)行修正、壓縮機性能參數預測、轉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(chǎng)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備自動(dòng)控制技術(shù)深度優(yōu)化基礎上,首次將AI技術(shù)應用到壓縮機控制中,使壓縮機組控制更精準、更高效,運行更安全、更可靠,為未來(lái)深入開(kāi)發(fā)智能化壓縮機組起到了重要推動(dòng)作用。”

這些評價(jià)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(jìn)步的一致認可。大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院院長(cháng)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人工智能向傳統產(chǎn)業(yè)賦能,也是國內大學(xué)目前專(zhuān)注在做的事情,把“論文”寫(xiě)在祖國大地上更是作為科技工作者的榮耀。該項目是一個(gè)典型的“人工智能+”——領(lǐng)先他人的工作。

從中我們不難發(fā)現,中國油氣長(cháng)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(shí)基礎。未來(lái),隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步和應用的深入推廣,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?yè)让晒泡斢蜌夥止军h委書(shū)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(chǎng)智能化運行水平明顯提升,國產(chǎn)壓縮機組并網(wǎng)時(shí)間由過(guò)去的40分鐘或更長(cháng)降至20分鐘,由原來(lái)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(xiàn),作為“全國一張網(wǎng)”和首都“城市供氣生命線(xiàn)”的重要組成部分,每天有超過(guò)2770萬(wàn)立方米天然氣從托克托作業(yè)區增壓后輸送至京津冀及內蒙古地區,造福著(zhù)沿線(xiàn)的國計民生。

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