天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析

唐啟桓 羅皓 白龍(中國石油西南油氣田分公司國際合作事業(yè)部，四川成都610000)

天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析

唐啟桓 羅皓 白龍(中國石油西南油氣田分公司國際合作事業(yè)部，四川成都610000)

天然氣是一種應用非常普遍的可再生能源，與人們生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。天然氣長輸管道系統(tǒng)的設計與優(yōu)化直接關系到天然氣運輸安全與穩(wěn)定，由此，本文主要以天然氣管道分輸壓力控制系統(tǒng)為例，介紹并分析該系統(tǒng)的設計與結(jié)構(gòu)，并從系統(tǒng)調(diào)壓設施選擇與配置上進行綜合探究，以切實保障天然氣長輸管道供氣安全。

天然氣；長輸管道；分輸壓力控制系統(tǒng)；配置

當前，我國天然氣長輸管道建設規(guī)模不斷擴大，壓力控制技術(shù)成為保障天然氣長輸管道安全運行的基礎，能夠為管道控制提供適當?shù)膲毫?，對故障調(diào)壓設施作出緊急處理，比如，空壓切斷作業(yè)等，從而保障輸氣安全。下面從調(diào)壓控制設施的設計方法、配置技術(shù)等幾方面綜合分析。

1 天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)設計及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 分輸壓力控制系統(tǒng)設計

天然氣長輸管道中，具有承擔管控下游管道壓力與流量、為下游用戶提供安全平穩(wěn)氣源任務的是就是分輸壓力控制系統(tǒng)。由此可見，分輸壓力控制系統(tǒng)在保障天然氣運輸安全上發(fā)揮了重要作用。在系統(tǒng)設計上，不僅需要滿足供氣標準與控制系統(tǒng)相關要求，還要綜合分析氣源條件與設施類型，進而擬定出最優(yōu)、最科學的配制方案，使下游天然氣用戶安全、及時用氣的需求滿足。

從安全角度、壓力調(diào)節(jié)與預防監(jiān)控角度設計分輸壓力控制系統(tǒng)，其中，最為重要的是安全系統(tǒng)，一切以減少安全隱患為前提。需要設計并使用安全切斷閥，以更好的解決超壓問題；為了更好的實現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)，設計壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)中關鍵設備，在設計上需要綜合考慮下游天然氣分輸壓力與站場位置，確保設計安全合理，滿足下游分輸壓力需求與位置標準。

1.2 分輸壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

PID控制器與系統(tǒng)調(diào)壓設施是分輸壓力控制系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)組成。PID是一種專業(yè)控制器，能夠?qū)艿缐毫M行控制，對流量進行限制，對控制指令進行傳輸。選用配置需要合理才能使調(diào)壓設施的功用發(fā)揮到最大，現(xiàn)場調(diào)壓設施設計配置能夠有效對下游管道壓力與流量進行管控，及時排除故障，減少超壓帶來的安全隱患。當前，分輸壓力控制系統(tǒng)調(diào)壓設施的配置方式主要有安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)節(jié)閥以及安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)節(jié)閥兩種。后者將兩臺安全切斷閥串聯(lián)設置，每一個回路不需要設置監(jiān)控調(diào)節(jié)閥。

2 天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的配置選擇

2.1 工作調(diào)節(jié)閥

應用氣動執(zhí)行機構(gòu)是工作調(diào)節(jié)閥的一個特點，在有空氣氣源的分輸站場中應用，而電動執(zhí)行機構(gòu)則主要應用在缺少空氣氣源的分輸站場中。為了將分輸壓力控制系統(tǒng)的自控能力提升，需要為PID控制器留有足夠的響應時間，但是因為長輸管道有著較大的跨度，難以對下游用戶接氣站具體位置進行預估，且不能將下游接氣站與分輸站場間的準確距離計算出來，非常容易因兩者距離遠，使干擾增多，出現(xiàn)壓力控制穩(wěn)定性降低的問題。

2.2 電動執(zhí)行機構(gòu)

通過電子正反轉(zhuǎn)動作用運行工作調(diào)節(jié)閥，也是電動執(zhí)行機構(gòu)的原理，能夠控制器傳輸?shù)目刂浦噶顖?zhí)行，依靠電機轉(zhuǎn)動導向，致使在執(zhí)行流程中有著較差的跟蹤速度，由此，需要多配置儲氣空間，這樣才能滿足下游長輸管道儲氣需求。為了使下游分輸管道各段壓力控制減少干擾，下游管道儲氣能力需高出天然氣長輸管道最大分輸能力的1/25，作為經(jīng)驗標準。

2.3 帶電控單元氣動執(zhí)行機構(gòu)

針對空氣氣源不足的站場使用的調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)就是帶電控單元氣動執(zhí)行機構(gòu)，管道中已經(jīng)存在的天然氣是執(zhí)行氣源，其優(yōu)勢體現(xiàn)在有著較快的跟蹤速度，下游管道儲氣需求量低，為此，采用的經(jīng)驗標準為：下游管道儲氣能力高出天然氣長輸管道最大分輸能力的1/200。

2.4 氣動執(zhí)行機構(gòu)

帶有空氣氣源的站場可以使用氣動執(zhí)行機構(gòu)，凈化以后的純凈空氣看而已當做氣源。跟蹤速度快是裝置的一個顯著特點，對下游管道儲氣要求相對較低，與帶電控制單元有著相同的經(jīng)驗標準。

2.5 監(jiān)控調(diào)壓閥

分輸壓力控制系統(tǒng)中最為重要的安全設施就是監(jiān)控調(diào)壓閥，其作用是在工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障問題時，與工作調(diào)壓閥串聯(lián)的監(jiān)控調(diào)壓閥自動投入應用，從而替代調(diào)壓閥發(fā)揮調(diào)壓作用，可以始終維持分輸壓力控制系統(tǒng)功能，確保下游管道壓力管控始終保持穩(wěn)定，使輸氣更加通暢。此外，監(jiān)控調(diào)壓閥的動力氣源可以為管道中的天然氣，通過自力式調(diào)壓器實現(xiàn)管控與監(jiān)視，從而將整個分輸壓系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性提高。

2.6 安全切斷閥

分輸壓力控制系統(tǒng)中，安全切斷閥也是一種常見的安全設施，在下游壓力超出設計限度時，可以使用安全切斷閥，將整個天然氣管路切斷，從而維持下游輸氣管道的安全與穩(wěn)定。氣源為管道天然氣，與監(jiān)控閥動力氣源一致。工作調(diào)壓閥與安全切斷閥裝置兩者是獨立運行的，是為了減少兩者間干擾。需要維護人員手動操作才能在安全切斷閥自動關閉后復位開啟，安全切斷閥依據(jù)分輸壓力不同，采取不同的調(diào)壓配置方法。

3 結(jié)語

本文主要對天然氣長輸管道分輸壓力系統(tǒng)的設計標準、結(jié)構(gòu)組成以及系統(tǒng)配置選擇等內(nèi)容進行了全面分析，表現(xiàn)了加強對天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的研究，通過優(yōu)化設計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，能夠切實保障下游管道供氣安全與穩(wěn)定，滿足人們的生產(chǎn)生活需求。

[1]王書惠.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究[J].石油規(guī)劃設計,2012,23(01):23-26+51.