天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)配置分析

摘要：天然氣輸氣管道工程中，壓力控制是關(guān)鍵的技術(shù)之一，調(diào)壓系統(tǒng)除了正確配置壓力控制設(shè)備之外，還要保證當(dāng)調(diào)壓設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，下游管道不超壓，并能進(jìn)行安全切斷。在天然氣分輸站中，加強(qiáng)調(diào)壓控制是確保安全供氣和有效調(diào)節(jié)的重要舉措。本文主要以天然氣管道分輸壓力控制系統(tǒng)為例，介紹了并分析天然氣長輸管道分輸壓力控制方案及長輸管道分輸壓力控制設(shè)備的配置，為保障天然氣長輸管道輸氣安全打下基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：天然氣;長輸管道;分輸壓力控制系統(tǒng);配置

近幾年以來，天然氣輸氣管道項(xiàng)目發(fā)展迅速，從西氣東輸橫貫東西的國家級(jí)的輸氣大動(dòng)脈到浙江、陜西、山東等各省內(nèi)的輸氣支線等已建成投產(chǎn)投入運(yùn)行。壓力控制技術(shù)成為保障天然氣長輸管道安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，能夠?yàn)楣艿揽刂铺峁┻m當(dāng)?shù)膲毫Α?/p>

1.??? 天然氣長輸管道分輸壓力控制方案

1.1? 分輸壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

天然氣長輸管道中，具有承擔(dān)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(wù)的是就是分輸壓力控制系統(tǒng)。分輸壓力控制系統(tǒng)在保障天然氣運(yùn)輸安全上發(fā)揮了重要作用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，不僅需要滿足供氣標(biāo)準(zhǔn)與控制系統(tǒng)相關(guān)要求，還要綜合分析氣源條件與設(shè)施類型，進(jìn)而擬定出最優(yōu)、最科學(xué)的配制方案，使下游天然氣用戶安全、及時(shí)用氣的需求滿足。

從安全角度、壓力調(diào)節(jié)與預(yù)防監(jiān)控角度設(shè)計(jì)分輸壓力控制系統(tǒng)，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(shè)計(jì)并使用安全切斷閥，以更好的解決超壓問題;為了更好的實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備，在設(shè)計(jì)上需要綜合考慮下游天然氣分輸壓力與站場位置，確保設(shè)計(jì)安全合理，滿足下游分輸壓力需求與位置標(biāo)準(zhǔn)。

1.2? 調(diào)壓方案的確定

為了不斷提升天然氣分輸站的計(jì)量調(diào)壓設(shè)計(jì)的科學(xué)性，運(yùn)行人員必須根據(jù)天然氣分輸站的實(shí)際情況來設(shè)計(jì)出科學(xué)合理的調(diào)壓方案，因?yàn)樘烊粴夥州斦居?jì)量工作的安全性和精確性都離不開調(diào)壓和超壓保護(hù)裝置，因此運(yùn)行人員應(yīng)該高度重視調(diào)壓方案的作用。現(xiàn)階段我國天然氣管道的調(diào)壓流程方案主要包括單臺(tái)工作調(diào)節(jié)閥、單臺(tái)工作調(diào)壓閥+串聯(lián)一個(gè)監(jiān)控調(diào)壓閥、單臺(tái)工作調(diào)節(jié)閥+串聯(lián)一個(gè)安全切斷閥、工作監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥、工作調(diào)節(jié)閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥五種形式，每種調(diào)壓流程方案都獨(dú)具特點(diǎn)，因此在不同的天然氣分輸站中應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，從而選擇最佳的調(diào)壓方案，以確保調(diào)壓工作的質(zhì)量和效率水平。

單臺(tái)工作調(diào)節(jié)閥方案具有操作流程簡單方便以及量程較小的優(yōu)點(diǎn)，但是這種調(diào)壓方案的安全性無法得到有效地保障，而且需要運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，因此增加了整個(gè)調(diào)壓操作的工作強(qiáng)度。單臺(tái)工作調(diào)壓閥+串聯(lián)一個(gè)監(jiān)控調(diào)壓閥方案流程操作簡單方便，并且這種調(diào)壓方案的安全性水平較高，因此適用的范圍也較為廣泛。單臺(tái)工作調(diào)節(jié)閥+串聯(lián)一個(gè)安全切斷閥和工作監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥調(diào)壓方案的設(shè)計(jì)則主要采用了較為科學(xué)先進(jìn)的安全切斷閥設(shè)置，因此可以極大保障整個(gè)天然氣工程運(yùn)行過程中的安全性，工作調(diào)節(jié)閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥方案最為科學(xué)合理，其采用的三級(jí)控制模式能夠極大地提高整個(gè)天然氣工程運(yùn)行的安全水平，在對(duì)天然氣工程安全性水平要求較高的情況中，可以選擇這種調(diào)壓方式。

1.3? 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(shè)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(jìn)行控制，對(duì)流量進(jìn)行限制，對(duì)控制指令進(jìn)行傳輸。選用配置需要合理才能使調(diào)壓設(shè)施的功用發(fā)揮到最大，現(xiàn)場調(diào)壓設(shè)施設(shè)計(jì)配置能夠有效對(duì)下游管道壓力與流量進(jìn)行管控，及時(shí)排除故障，減少超壓帶來的安全隱患。當(dāng)前，分輸壓力控制系統(tǒng)調(diào)壓設(shè)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(tái)安全切斷閥串聯(lián)設(shè)置，每一個(gè)回路不需要設(shè)置監(jiān)控調(diào)節(jié)閥。

2.??? 天然氣長輸管道分輸壓力控制設(shè)備的配置

2.1? 工作調(diào)節(jié)閥

應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工作調(diào)節(jié)閥的一個(gè)特點(diǎn)，在有空氣氣源的分輸站場中應(yīng)用，而電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則主要應(yīng)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(yīng)時(shí)間，但是因?yàn)殚L輸管道有著較大的跨度，難以對(duì)下游用戶接氣站具體位置進(jìn)行預(yù)估，且不能將下游接氣站與分輸站場間的準(zhǔn)確距離計(jì)算出來，非常容易因兩者距離遠(yuǎn)，使干擾增多，出現(xiàn)壓力控制穩(wěn)定性降低的問題。

2.2? 流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置

目前，在整個(gè)天然氣分輸站的下游用戶迅速增多，且不同用戶的用氣規(guī)模差異較大，這就導(dǎo)致了流量不穩(wěn)定的問題。施工企業(yè)必須根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況設(shè)置科學(xué)合理的流量調(diào)節(jié)閥，從而保證整個(gè)天然氣流量供應(yīng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而充分滿足用戶的實(shí)際需求，在天然氣分輸站設(shè)置科學(xué)的流量調(diào)節(jié)閥還能夠提高計(jì)量設(shè)備的精確度，這樣有助于保證天然氣供應(yīng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

設(shè)置流量調(diào)節(jié)閥能夠改善整個(gè)天然氣供氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，并且還可以保證天然氣分輸站計(jì)量設(shè)備更加精確的計(jì)量流量，通過流量調(diào)節(jié)閥能夠根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行流量大小的調(diào)節(jié)。一方面當(dāng)流量出現(xiàn)了超量程的情況時(shí)，操作人員可以將流量調(diào)節(jié)閥保持最佳的開度，以滿足實(shí)際工況的需要，進(jìn)而避免出現(xiàn)流量超量程的問題，這對(duì)整個(gè)天然氣工程的正常運(yùn)行也起到了巨大的保護(hù)作用;另一方面則是在小流量階段，操作人員可以根據(jù)需要適當(dāng)?shù)臏p小流量調(diào)節(jié)閥的開度，從而可以保證調(diào)壓閥的靈敏度，避免調(diào)節(jié)閥前的流量出現(xiàn)瞬時(shí)過量的情況。運(yùn)行人員應(yīng)采取有效措施以確保流量調(diào)節(jié)閥設(shè)置的科學(xué)性。

2.3? 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(shè)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(shí)，與工作調(diào)壓閥串聯(lián)的監(jiān)控調(diào)壓閥自動(dòng)投入應(yīng)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(dòng)力氣源可以為管道中的天然氣，通過自力式調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)管控與監(jiān)視，從而將整個(gè)分輸壓系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性提高。

2.4? 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(shè)施，在下游壓力超出設(shè)計(jì)限度時(shí)，可以使用安全切斷閥，將整個(gè)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(dòng)力氣源一致。工作調(diào)壓閥與安全切斷閥裝置兩者是獨(dú)立運(yùn)行的，是為了減少兩者間干擾。需要維護(hù)人員手動(dòng)操作才能在安全切斷閥自動(dòng)關(guān)閉后復(fù)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。

2.5? 調(diào)壓控制器

調(diào)壓系統(tǒng)的控制可以由專用的調(diào)壓控制器實(shí)現(xiàn)，也可以是集成在站控系統(tǒng)內(nèi)部，由站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)階段，多數(shù)項(xiàng)目的調(diào)壓系統(tǒng)配套了調(diào)壓控制器，此做法雖然可由調(diào)壓橇廠家對(duì)整個(gè)調(diào)壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)，減少了業(yè)主協(xié)調(diào)的工作量，減少開車時(shí)的麻煩，但同時(shí)也增加了投資并增加了中間環(huán)節(jié)和故障點(diǎn)。若了解清楚各閥門的設(shè)定點(diǎn)及主、備回路的切換原理后，調(diào)壓系統(tǒng)的控制功能完全可以由站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

3.??? 結(jié)語

在長輸天然氣管道中，分輸站起著承上啟下的重要作用，承擔(dān)著為下游用戶提供安全可靠的天然氣的重要作用。其壓力控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)、設(shè)備的配置，不僅要滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，而且要對(duì)分輸站輸氣工藝、壓力等級(jí)、下游用戶情況等進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而選擇最優(yōu)的配置方案，以滿足下游用戶的需求，保障輸氣管道在安全平穩(wěn)的狀態(tài)下連續(xù)、高效地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[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(shè)計(jì)，2012，23（1）：23-26.

作者簡介：

陳美璇（1993—），女，助理工程師，從事天然氣管道輸氣技術(shù)工作。