图1 存贮井中完成地下天然气存贮设施的连接

在奥地利共有四个地下存贮站储备天然气以供急需之用，本文将要介绍的是其中一个位于上奥地利省Thann镇的存贮站。OMV AG作为欧洲中部和东部领先的石油天然气公司，它们使用现代化的自动化产品和APROL过程控制系统，对那里的存贮设备进行了改造。

贯穿于整个奥地利有一条看不见的运输网络体系，EPI Asset Gas公司 （OMV分公司之一）专门供应并传输天然气，在欧洲天然气网络中占有举足轻重的地位，在直径1m的管道中，地下气的输送速度达30km/h。根据市场需求状况，必须要有充足的天然气储备，而且储备量必须每天计算更新。OMV在Thann的设备确保气体随时保持充足状态，特别是对于上奥地利及附近地区的消费者。另外两个存贮点位于下奥地利，专门供应维也纳和周边地区，以及一些临时借用的国际性合作伙伴，还有一个存贮点位于Buchkirchen（上奥地利），由RAG管理。

这些位于地面以下很深的存贮区原本都是气田，气源使用枯竭后，很难想象将其空置而不加以利用，工作人员然后随后便会检测其是否可作为存贮用。根据OMV集团固有天然气勘测及生产部门高级工程师Rudolf Pfafl的解释，只有地表土壤的性质为多孔渗水（沙岩）性质，才能保持流水，起存贮作用，据此，必须要对底部区域进行压力控制，这就需要在地下500~1500m深的存贮区保留一个“气层储备”，这相当于一个最小储备，保证在一定压力下不会坦塌，在这点上，就要注意与存贮站的自动操作有关的一些相当敏感的数据。

每年奥地利有1/3的天然气消耗由这四个存贮站提供，在冬天天然气使用高峰期，每天消耗量达3700万m3，而奥地利每天的平均产量只有200万m3。

冬季每天消耗量的波动和高于平时七倍的消耗量就需要把夏季剩余的天然气存贮起来供冬季使用，Thann的存贮容量为2亿5千万m3——与储备气的容量等级相当，相应地，OMV在Tallesbrunn 和 Schoenkirchen/Reyersdorf的存贮站的存贮量分别为3亿m3和17.7亿m3。

图2 年度消耗量波动图

当天然气消耗量不是很大的时候，在三个涡轮的作用下，气体以60bar（相当于870PSI）的气压置于17个贮藏井中，贮藏井通过一个分布式的网络与负责分离、加温、脱水、压缩四个主要步骤的站相连，每个区域都可通过设备维护区的贝加莱控制系统来控制操作，在设备维护区，平面显示屏显示整个系统状况，给维护管理员一个直观的界面，同时，对进入过程控制系统的权限进行管理。由控制器和I/O通道等组成的控制系统放置在相邻房间。

过程

第一步，气体首先进入一个分离器，滤掉所有的固体物质和液态副产物，然后，气体进入另一个过滤器，在这里，进一步筛掉无用的杂质，这是气体进行脱水前的必须过程，在脱水过程中去掉水蒸气，保证天然气露点达到-8℃，40bar（相当于580PSI），这个过程在一个装备了密封乙二醇脱水系统工作站中完成。

过程中的下一步显得极其重要，因为它对控制系统的精度要求是最高的，压力和流量控制是决定Kronstorf的气体如何输送出去的关键因素，压力决定了输送出去的气体是否达到了45bar（653PSI），所以，如果存贮气体在加热步骤后只有很小的压力，三个太阳能涡轮（2个 1 MW，1个 4 MW，气动）将会提供更大压力，相应地，会出现四种不同的情况：有压或无压气体抽取，有压或无压气体存贮。

图3 贝加莱APROL系统确保了无人化全自动操作

这听起来很简单，但实际投入是非常大的，这就是奥地利贝加莱公司销售经理Hermann Obermair称此为APROL过程控制系统重要优势之一的原因，“控制一套贮存设备的决定性因素就是控制器，在我们的系统中，使用所谓的‘可压缩公式’，在计算机中每50ms给出一个精确的流量值。”实际存在的问题是，用来测量气体质量的外部校准设备只能用于之后的计算和数据采集功能，而不能用于一般的系统控制，这样，计算的周期就会变长，而且只能在2s后提供一个实际值，对公式的有效转换可以提升流量测量的质量。

APROL过程控制系统专为全自动无人操作设计，甚至还能完成应用软件中执行标准功能块的任务定义。贝加莱工程师用了二年的时间，通过与客户的紧密合作，开发了这个系统，现在，在OMV内部，已经自行制定了一个标准，这样，对于每个气体存贮任务，都能透明有效地使用软件库了，这同时也保证了标准软件也能应用于为来的项目应用。在安全方面，比如注册，系统管理等功能，也已经达到了相应的安全标准。

存贮井根据实际需要自动启动、开启、关闭。OMV的储存设备工程师凭借自身的知识经验顺应最新的技术发展潮流对系统进行优化。此外，供气网络精确的供应计划也追求最高精确度。在远程存储井上配备了紧凑型控制器，用来收集现场数据并控制水力。这些通过位于50m深的具有失效-安全技术的额外安全阀得到改进，总之，在Thann存储站，控制系统一共要处理200多个模拟量和600个左右的二进制信息。在维也纳Florido Tower的“外设管理中心”， Thann存储站终身职员，包括三个员工和一个系统经理，通过OMV内部数据网络通信系统与总管理中心相连，遇到有异常故障发生的时候，就有一支队伍随时待命。

图4 系统一览

贝加莱的过程控制系统

整个系统组成包括贝加莱 APROL过程控制系统带冗余服务器，一个独立的工程服务器（同样也是一个贝加莱的IPC）和两个贝加莱APC680操作站。两个贝加莱2010控制系统，一种特殊的控制器，两个耦合系统和五个2005子站，所有这些组成了这个自动化项目，另外，在每个3km以外的子站都安装有Panelware面板，用于现场诊断和输入。

系统本身采用Ethernet TCP/IP通信方式。PLC和一些特殊子站的交叉通信采用了基于RS485和转发器技术的Profibus FMS协议。这保证了即使过程控制系统发生完全故障的时候，所有控制器仍处于工作状态，设备也是可以操作的。远程从站的编程和配置也通过位于设备主管理中心的工程站统一完成。在维护区安装有一个模拟的操作板，系统启停所用的一些重要功能都在这里完成。在软件方案中包含一个完整的石油天然气功能库，这个库可以与三个太阳能压缩涡轮，卫星远程系统及四个温度压力仪器相通信。其他集成于OMV广域数据网络的特点还包括：

天然气井的通信及远程维护。

无人操作天然气存贮的自动化应用软件。

服务器的冗余设备。

在复杂的系统中约100个过程图表帮助实现快速简便操作。

图5  OMV EPI Asset Gas 过程控制及电气工程师 Rudolf Pfafl（左）以及 贝加莱 奥地利销售经理 HermannObermaier（右）。

计算天然气流量的大容量记录功能。

根据AGA NX19高速控制的流量计算。

在已有的OMV办公室中完成控制和远程维护工作。

由OMV开发的无数诊断图表和信息图表能够更加有效地回应各种不同系统情况。

OMV国有天然气公司标准的本地/远程调度 - 对过程控制系统的安全和明确的操作进行授权。

OMV 国有天然气公司的标准报警处理，包括报警层次图像和快速选择。

Obermair先生对过程控制系统作了进一步介绍，他说：“APROL是一个基于Linux，通用灵活，从现场层到控制层采用统一系统平台的过程控制系统。”不论在现场或是远程情况下，过程控制系统中各种各样性能组件能自由集成，并且直接用APROL编程工具CaeManager进行配置的特性，使得APROL成为一个真正通用的过程控制系统。系统在一个平台上完成所有的数据采集、处理和显示工作，这一点可以在Thann的项目更新时得到见证。集成的项目管理中包括一个修订系统和一些自动文档，它们支持并简化系统的认定和有效性确认过程。