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

Industry:
Oil and Gas

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

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

The Solution:
Shell 采用NI Compact FieldPoint 解決能源輸送管線的段塞問題

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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 開發(fā)了一套名為“S3”的段塞流抑制系統(tǒng)，很好地解決了遠距離管線輸送過程中經(jīng)常出現(xiàn)的段塞現(xiàn)象，從而大大提高了管線輸送效率，降低了維護成本。

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

輸送管線的段塞嚴重影響能源輸送

出于經(jīng)濟因素的考慮，常常需要使用單個管線將液態(tài)碳氫化合物、燃氣以及水從各個衛(wèi)星礦井輸送至中央生產(chǎn)平臺。然而，在單個管線中，隔離的液流和氣流可能會引發(fā)液體阻塞現(xiàn)象，因為氣相的實際速度快于液相的實際速度。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，如啟動或者增產(chǎn)，會引發(fā)大量的段塞液流，這會導致石油和燃氣的大量損失，更嚴重的甚至可能影響管線兩端的設施。

Compact FieldPoint 平臺保障管線暢通

針對輸送管線的段塞現(xiàn)象，Shell 公司采用NI CompactFieldPoint 平臺和LabVIEW 軟件開發(fā)了段塞流的抑制與控制系統(tǒng)“S3”。它由一個位于升管頂端和常見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出口，分別用于氣流和液流。閥門接受來自控制系統(tǒng)的信號并對兩個出口流進行控制。裝置中由CompactFieldPoint 的I/O 模塊采集各種壓力信號，并在LabVIEW中利用PID 以及其它控制算法，對系統(tǒng)進行控制，從而避免了段塞現(xiàn)象的發(fā)生。同時在系統(tǒng)中采用了NI CompactFieldPoint的冗余備份，可靠性高達99.95%。“LabVIEW代碼可以直接下載到Compact FieldPoint實時控制器中，確保了實時、可靠的操作。控制環(huán)路能獨立于PC 上的操作系統(tǒng)，從而進一步優(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（中北海）現(xiàn)場條件下評估了該系統(tǒng)。

LabVIEW 使得系統(tǒng)開發(fā)快速高效

“鑒于控制算法的復雜度，憑借現(xiàn)有的PLC和DSC工具實現(xiàn)這樣的應用并非易事?，F(xiàn)在我們可以通過LabVIEW 和NI PAC 平臺方便快捷地檢驗新的創(chuàng)意并分析其可行性。這樣一個過程顯著地加快了S3 的研發(fā)速度?！盨hell 的工程師Gert Haandrikman 介紹道：“此外，無需聘請專業(yè)人員，我們僅僅通過幾天的培訓就成功地在LabVIEW 中構(gòu)建了應用程序?！?/p>

Shell的S3系統(tǒng)原理圖