天然氣長輸管道無人站及區(qū)域化管理模式

張世梅，張永興

1中國石油管道局工程有限公司設(shè)計分公司，河北 廊坊2中國石油管道局工程有限公司國際事業(yè)部，河北 廊坊

1.國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

1.1.國外情況

Enbridge公司是北美地區(qū)一家專營石油、天然氣管道輸送的公司，有50多年的經(jīng)營歷史，在北美地區(qū)(加拿大與美國)管理的油氣管道有80000 多公里，其它地區(qū)(西班牙與哥倫比亞)有4000 多公里。Enbridge公司對管道實行統(tǒng)一集中調(diào)控，天然氣管道的調(diào)控中心設(shè)在美國休斯頓市，該中心設(shè)有調(diào)度長和技術(shù)總監(jiān)，分5個班實行4班2 倒、1班休假的值班方式。所有站場實現(xiàn)了區(qū)域化管理、無人值守。

KERN RIVER (科恩河)公司是中美能源控股公司的子公司，調(diào)控中心設(shè)在猶他州首府鹽湖城的公司總部，管理約2688公里的輸氣管道。其管道運行實現(xiàn)了完全中控，全線啟停輸、流程切換、壓縮機組啟停、分輸流量控制等各項操作均由程序控制完成，正常情況下不需要調(diào)控中心調(diào)度人工干預(值班調(diào)度只需關(guān)注運行過程中的例外事項)。公司大部分技術(shù)支持和管線、設(shè)備維護業(yè)務采取外委的方式。11個壓氣站由專業(yè)人員定期巡檢，進行日常維護，全部為無人值守站，實現(xiàn)了區(qū)域化管理[1]。

ALLIANCE (阿萊恩斯)輸氣管道是一條長距離高壓富氣輸送管道，起至加拿大西部哥倫比亞省的產(chǎn)氣區(qū)，終至美國東北部芝加哥附近，管道全長2988公里，全線共設(shè)置壓氣站14座、計量站36座、線路截斷閥室90 座。調(diào)控中心設(shè)在卡爾加里市(共設(shè)7名調(diào)度員，24小時值班)，可以實現(xiàn)對干線壓氣站、干線計量站、遠控線路截斷閥室、液化處理場、支線壓氣站的監(jiān)視和控制。另外還設(shè)有備用控制中心1座?？刂葡到y(tǒng)主要由電子流量計量管理系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)、天然氣管理系統(tǒng)組成。調(diào)控中心能完全了解管道主要設(shè)備的狀況，如壓縮機、流量計等。壓氣站的日常維護和管理由區(qū)域管理人員進行，僅白天進行定期巡查，夜間不值守。

上述國外油氣管道全線由調(diào)控中心監(jiān)控，站場日常維護和管理由區(qū)域管理人員進行，站場無值守人員。采用集中調(diào)控管理，自動化水平高，管道公司配置的機構(gòu)及人員比較精簡，人員素質(zhì)高。廣泛運用高科技手段，加強管道安全監(jiān)控。由于勞動力價格較高，管道巡線工數(shù)量較少，一般采用無人機巡線、直升機巡線、衛(wèi)星掃描等。

1.2.國內(nèi)情況

自1959年國內(nèi)建成新疆克拉瑪依–獨山子輸油管道以來，油氣管道建設(shè)已經(jīng)經(jīng)歷了近60 年的發(fā)展歷程。隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟發(fā)展，管道設(shè)計標準逐步提高，近年來新建管道在設(shè)計和配置上比較先進，主要設(shè)備和系統(tǒng)已接近或達到國際先進水平。為進一步優(yōu)化管理模式，國內(nèi)中石油下屬的幾大油氣運行企業(yè)(如西部管道公司、北京管道公司、西南管道公司、管道公司、西氣東輸公司等)均在全面探索無人站及區(qū)域化管理模式，旨在提高管道運行效率，踐行優(yōu)化運行、以人為本的核心理念，并通過技術(shù)改進和運維制度調(diào)整，來保證管道在“區(qū)域化管理”運行模式下的運行安全[2]。

2009年西部管道公司開始推進區(qū)域化管理，實施了作業(yè)區(qū)模式下的集中監(jiān)視，到2011年進行了作業(yè)區(qū)劃分，共24 個作業(yè)區(qū)，已基本實現(xiàn)區(qū)域化管理。

北京管道公司自1997年開始探索無人站運行管理模式，但為了運行管理方便，在前期均考慮有人值守。2000 年以后，該公司對站場做了大量邏輯升級改造工作。2007年以來，逐步取消分輸站住人，員工住宿和生活均依托社會。陜京線管道系統(tǒng)干線閥室分輸用戶項目將閥室擴建為無人站，新增過濾計量及限流設(shè)備，新增撬裝化機柜間，站場所有數(shù)據(jù)上傳調(diào)控中心，進行遠程監(jiān)視和控制。該公司2014年開始研究區(qū)域化管理相關(guān)工作。

西南管道公司正在開展“區(qū)域化管理”建設(shè)前期的設(shè)計工作。目前該公司管轄的管道自控系統(tǒng)設(shè)計全部達到了“有人值守、無人操作、由調(diào)控中心統(tǒng)一控制”的水平，基本滿足區(qū)域化管理要求，但由于建設(shè)時間及設(shè)計理念的不同，站場自動控制邏輯不統(tǒng)一，實際運行中還有部分操作需要站場值守人員完成。

管道公司目前全面推進站場“區(qū)域化管理”建設(shè)。已有9個分公司完成了區(qū)域化改造。

西氣東輸公司開展了一系列的區(qū)域化配套適應性改造。目前已完成泰州等25個站場的邏輯升級改造，后續(xù)100個站場改造正在設(shè)計中，改造后的站場自動控制水平得到進一步提升，為將來“無人站”的實施提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.傳統(tǒng)運營模式和區(qū)域化管理模式對比

傳統(tǒng)運營模式中，站場值班人員負責生產(chǎn)運行，管道巡檢由運營維搶修人員集中巡檢，管道的設(shè)備設(shè)施維修則由新建或就近依托其他管線的維修隊負責，即實行“運檢分離”模式。該模式會導致站場值班人員操作能力單一、設(shè)備設(shè)施維搶修保障時效性差。

區(qū)域化管理模式則改變“運檢分離”模式，根據(jù)站場、管道的地理位置，按照鄰近分區(qū)劃分和統(tǒng)一管理的原則劃定若干區(qū)域，對區(qū)域內(nèi)幾個站場的值守人員進行優(yōu)化，集中至一處，對所轄管理范圍內(nèi)的所有站場、管道、閥室實施集中管理。

上述2 種模式的具體對比見表1。

Table1.The comparison between thetraditional manned station mode and the regional management mode表1.傳統(tǒng)運營模式和區(qū)域化管理模式對比表

無人站日常生產(chǎn)管理指揮分為2個層級：調(diào)控中心和作業(yè)區(qū)。調(diào)控中心作為生產(chǎn)監(jiān)控指揮的中心樞紐，負責日常生產(chǎn)監(jiān)控、生產(chǎn)流程切換操作、工藝調(diào)整、故障或應急狀況下生產(chǎn)指揮，下達調(diào)度令并監(jiān)督執(zhí)行。作業(yè)區(qū)不負責生產(chǎn)監(jiān)控和日常工藝操作，只負責故障或應急狀況下、調(diào)控操作失效狀況下的生產(chǎn)操作，作為生產(chǎn)執(zhí)行單元，接受調(diào)控中心的直接指揮。

3.案例分析

某天然氣長輸管道工程設(shè)計輸氣能力為66×108m3/a，線路長約400km，沿線共設(shè)置19座閥室、9座站場，包括6 座分輸站、2座清管站、1座末站，其中1座分輸站是在已建有人值守站的基礎(chǔ)上進行擴建，其余站場均為無人值守站設(shè)計。

3.1.傳統(tǒng)運營模式和區(qū)域化管理模式設(shè)計方案對比

區(qū)域化管理將實現(xiàn)“有人值守、無人操作、遠程監(jiān)控、區(qū)域管理”，取消站場值班人員的同時，需提高調(diào)控中心對各輸氣站、閥室的工藝、儀表、通信、電力、陰保、暖通等系統(tǒng)的感知能力，從而實現(xiàn)對輸氣站和閥室的集中控制。具體變化如下：

3.1.1.建筑、總圖

無人站及區(qū)域化管理模式將取消站場值班人員，僅設(shè)置門衛(wèi)看護，負責站場安保巡護、聲光報警處理及異常情況匯報，進行站場的定期集中巡檢。將取消傳統(tǒng)站場綜合值班室內(nèi)的控制、辦公、會議、活動、住宿、食堂、餐廳等功能房間，僅設(shè)置綜合設(shè)備間放置機柜、不間斷電源(UPS)等設(shè)備。

采用區(qū)域化管理模式將大大減少征地面積和房屋建設(shè)面積，從而降低投資。

3.1.2.工藝及其他主要設(shè)備

采用無人站及區(qū)域化管理模式后，工藝及其他主要設(shè)備(如該工程采用的真空加熱爐)須通過控制系統(tǒng)遠程控制，實現(xiàn)遠控啟停。該部分控制數(shù)據(jù)必須實現(xiàn)遠程控制和數(shù)據(jù)檢測，具備遠程/就地兩種控制模式，相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至調(diào)控中心。該部分投資相應增加。

3.1.3.儀表與控制

無人站及區(qū)域化管理模式下，調(diào)控中心針對無人站需要具備數(shù)據(jù)采集及報警分級、計量設(shè)備遠程診斷的功能。

報警進行分級分類管理可以提高調(diào)度人員的效率，減少誤操作。但需完善站場報警通知系統(tǒng)(聲光報警器、警笛、語音系統(tǒng)等)。

傳統(tǒng)站場，與下游用戶計量交接是在站場人工面對面完成的。無人站則應實現(xiàn)電子計量交接，提高運營管理效率。

采用區(qū)域化管理模式將增加集中監(jiān)視系統(tǒng)1套、計量系統(tǒng)遠程診斷1套、電子計量交接開發(fā)1套，投資需要相應增加。

3.1.4.供配電工程

采用無人站及區(qū)域化管理模式，站場人員配置減少，故站內(nèi)生活部分、人員辦公部分等相關(guān)用電負荷相應減少，從而降低站內(nèi)變壓器、發(fā)電機等設(shè)備容量。

采用區(qū)域化管理模式將減少供配電設(shè)施，從而降低投資。

3.1.5.通信

采用無人站及區(qū)域化管理模式后，站內(nèi)將不再設(shè)置控制室，將取消控制室1套半球攝像機，同時增強機柜間的監(jiān)視能力，機柜間內(nèi)分別設(shè)置2套半球攝像機。無人值守取消綜合值班室后，綜合值班室內(nèi)的辦公網(wǎng)絡、會議電視系統(tǒng)都將取消。

采用區(qū)域化管理模式將減少通信投資。

3.1.6.給排水

采用無人站及區(qū)域化管理模式后，站內(nèi)將取消傳統(tǒng)模式下綜合值班室內(nèi)的給水、凈水、排水系統(tǒng)。僅在門衛(wèi)內(nèi)設(shè)置衛(wèi)生間，水源可依托站場周邊給水管網(wǎng)，水源經(jīng)計量后向衛(wèi)生間供水。生活污水排入化糞池預處理后，定期外運處理。

采用區(qū)域化管理模式將減少給排水投資。

3.1.7.作業(yè)區(qū)

采用無人站及區(qū)域化管理模式，作業(yè)區(qū)與各站場/閥室分離建設(shè)，選擇靠近管轄范圍中間的位置，交通及依托便利。作業(yè)區(qū)劃分應統(tǒng)籌考慮管道沿線所經(jīng)過的市級及縣級行政區(qū)域。管道沿線途徑區(qū)域隸屬于同一市級或者縣級行政區(qū)域，由同一作業(yè)區(qū)管理。

該工程作業(yè)區(qū)負責半徑50km 之內(nèi)、車程1h 內(nèi)的無人站、閥室和線路的巡檢和日常維護。暫設(shè)3個作業(yè)區(qū)。作業(yè)區(qū)對管轄站場和閥室的設(shè)備設(shè)施進行定期集中巡檢和維護保養(yǎng)，集中巡檢頻次每周不少于2次(可根據(jù)實際情況調(diào)整)。作業(yè)區(qū)配備管道維護維修設(shè)備，設(shè)置工作人員日常生活、工作設(shè)施及工具存放場所。作業(yè)區(qū)執(zhí)行倒班制度，組建3個站場運維班，負責站場及閥室巡檢、維保及常規(guī)維修；組建4個巡線班，負責線路管道巡視、管道安全宣傳等。作業(yè)區(qū)主要職責見圖1。

Figure1.The diagram of main responsibilityof the operating area 圖1.作業(yè)區(qū)主要職責圖

3.2.傳統(tǒng)運營模式和區(qū)域化管理模式投資對比

該工程采用無人站及區(qū)域化管理模式后，工程費用(含增值稅)共減少1633.30萬元，征地費用減少891.00萬元，總投資共減少2524.30萬元，詳見表2。同時，采用無人站管理模式后，人員配置可減少47人，每年節(jié)省人員費用752萬元。

Table2.The investment reduction for the regionalmanagement mode 表2.區(qū)域化管理模式投資減少分析表

4.結(jié)語

采用區(qū)域化管理模式后，運行單位需對運行管理制度進行調(diào)整和重塑，取消站場盯屏人員，充實維搶修人員，提高一線人員綜合能力，提高巡檢效率、提升設(shè)備維護能力。與常規(guī)有人值守站場相比，區(qū)域化管理模式能提高自動巡檢的廣度、深度和強度，能更好地提高站場的安全水平，同時能有效地減少人員在危險區(qū)域(輸氣站場)的停留時間和活動人數(shù)，體現(xiàn)以人為本的管理理念；能減少辦公和生活相關(guān)的建筑和設(shè)施，同時有效減少站場輔助人員和運行人員數(shù)量，在一定程度上減少投資和運行成本[3]。

隨著自動化控制、通訊技術(shù)及工藝設(shè)計、設(shè)備可靠性的提高，中國各大油氣運行企業(yè)控制優(yōu)化經(jīng)營成本的需求，天然氣長輸管道無人站及區(qū)域化管理模式將成為未來主流趨勢。