天然氣管道輸送自動(dòng)化與控制技術(shù)研究

陳周要，周祖良，羅銳敏

(國家油氣官網(wǎng)集團(tuán)西南油氣管道有限責(zé)任公司，云南 昆明 650217)

0 引言

天然氣作為一種極為重要的清潔能源，在社會(huì)生產(chǎn)和生活中有廣闊應(yīng)用和市場(chǎng)前景。近年來我國加大對(duì)大氣環(huán)境的保護(hù)力度，大力推進(jìn)清潔能源替代戰(zhàn)略。在相關(guān)技術(shù)和政策大力支持下，逐漸代替了煤氣。在烹飪時(shí)，其操作更為簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、效益高，并且安全性特征較為明顯，已經(jīng)成為了這種能源在短時(shí)間之內(nèi)得以迅速發(fā)展和應(yīng)用的重要原因。另外，在工業(yè)方面，天然氣也擁有不可或缺的重要作用。比如：將其應(yīng)用到供暖、代替原有燃煤發(fā)電等。在今后工作中，利用天然氣對(duì)相關(guān)發(fā)電裝置進(jìn)行改造和升級(jí)，能夠減少不必要的時(shí)間成本消耗。

1 天然氣管道運(yùn)輸分析

天然氣的管道輸送主要包括由氣源產(chǎn)地或接收進(jìn)口氣源的母港，至用戶集中地的運(yùn)送管線及附屬裝置。從廣義角度而言，天然氣運(yùn)輸涉及到最初的天然氣資源開發(fā)到過程運(yùn)輸，以及到最后用戶的使用。在相關(guān)工作人員大力研究和技術(shù)支持之下，我國天然氣資源已經(jīng)得到了大范圍開發(fā)和應(yīng)用。在資源開拓方面，除了加大對(duì)國內(nèi)天然氣資源的勘探和開發(fā)力度，推進(jìn)實(shí)施西氣東送戰(zhàn)略，加大和拓寬天然氣供應(yīng)和服務(wù)的城鄉(xiāng)區(qū)域，還在國際上加大與周邊國家的合作，通過管道或海運(yùn)增加海外天然氣的供給。在國內(nèi)基本上實(shí)現(xiàn)了供需平衡。

從天然氣資源在我國分布特點(diǎn)來看，約有三分之二天然氣資源都分布在塔里木產(chǎn)區(qū)、鄂爾多斯產(chǎn)區(qū)、川渝產(chǎn)區(qū)和海域產(chǎn)區(qū)中。東南沿海地區(qū)因其經(jīng)濟(jì)起步較早，人口相對(duì)較為密集。從其影響來看，導(dǎo)致天然氣從其開采到應(yīng)用還有很長一段距離。在我國相關(guān)戰(zhàn)略影響下，西氣東輸、川氣東輸?shù)让~已經(jīng)在社會(huì)層面廣泛傳播，并且成為了耳熟能詳?shù)年P(guān)鍵詞。其中，在塔里木產(chǎn)區(qū)中，便是通過西氣東輸方式，將南疆輪臺(tái)地區(qū)天然氣資源輸送到我國經(jīng)濟(jì)大都市—上海。在鄂爾多斯產(chǎn)區(qū)中，多是會(huì)將天然氣資源輸送到背景、天津、河北等北方城市中。在川渝產(chǎn)區(qū)中，存在著一個(gè)巨大油田，其年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了100億立方米。分布在四川省達(dá)州市，被稱之為“普光氣田”。作為“川氣東輸”工程的一個(gè)重要資源產(chǎn)出地，在此過程中發(fā)揮了巨大作用。

在經(jīng)過多年研究之后，發(fā)現(xiàn)在東海和南海等海域中，也存在著海洋天然氣產(chǎn)區(qū)。該產(chǎn)區(qū)的天然氣產(chǎn)量，能夠有效滿足沿海地區(qū)天然氣需求。2019年2月25日，中國海洋石油集團(tuán)有限公司宣布，在我國的渤海油田渤中19-6凝析氣田探明天然氣儲(chǔ)量超千億立方米。渤中19-6氣田是渤海灣盆地有史以來最大天然氣田，它的成功發(fā)現(xiàn)打開了富油型盆地天然氣勘探的新局面，落實(shí)了新的油氣富集區(qū)帶。這對(duì)我國的發(fā)展和人民生活再添新鮮和寶貴的天然氣資源，特別是對(duì)未來的京津冀地區(qū)天然氣提供了充足的后背氣源資源，無疑是一個(gè)巨大的喜訊[1]！

在進(jìn)口天然氣方面，主要可以分為東南西北四大通道。就當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)來看，西路中的中亞天然氣管道是其中一條極為重要的通道。在西路氣量輸送工作中，已經(jīng)達(dá)到了總量85%左右。另外占比較大的便是烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，基本上能夠占到總量一半左右。在中亞地區(qū)天然氣管道建設(shè)方面，已經(jīng)開拓了三條重要路徑，并且A線B線、C線都已經(jīng)投入到了運(yùn)營過程中。在今后工作中，若想進(jìn)一步提升天然氣管道輸送質(zhì)量和安全性，便需要充分發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的積極作用。這不僅影響著我國天然氣輸送工作的順利開展，對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量提升和國際地位的提升也產(chǎn)生了重大影響。

2 天然氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化分析

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，人民對(duì)天然氣資源的需求量呈現(xiàn)出了直線上升的趨勢(shì)。就現(xiàn)階段運(yùn)輸形式來看，已經(jīng)建立了較為完善的運(yùn)輸系統(tǒng)，能夠緩解之前所面臨的天然氣供應(yīng)不足問題。但是從天然氣本身特點(diǎn)來看，其易泄露性特征較為明顯，在和空氣接觸之后，很容易出現(xiàn)爆炸問題。為此，在開展管道運(yùn)輸工作中，其復(fù)雜性、呈現(xiàn)程度較高。如何借助到技術(shù)性優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)管道運(yùn)輸工作安全開展也成為了工作人員需要重點(diǎn)考慮的問題。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到過程中來，能夠在一定程度上避免各種危險(xiǎn)事故的發(fā)生。對(duì)于工作人員來講，也為其生命安全提供了充足保障。在自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用過程中，還包括了一套較為健全的自檢系統(tǒng)。將其應(yīng)用到此過程中來，減少了不必要人力成本的消耗問題[2]。

上述所提到的優(yōu)勢(shì)僅是天然氣管道運(yùn)輸自動(dòng)化所產(chǎn)生的一方面效益。在信息化技術(shù)不斷發(fā)展過程中，運(yùn)輸管道的規(guī)劃工作需要從傳統(tǒng)過多依靠人力計(jì)算這種方式中擺脫出來。這種計(jì)算方式效率較低，并且錯(cuò)誤成都較高。因此，在技術(shù)支撐下，大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、智能制造技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)層面得到了深度應(yīng)用。將其應(yīng)用到天然氣管道運(yùn)輸工作中，也能夠產(chǎn)生積極作用。比如：在中國石油大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)中，便針對(duì)現(xiàn)階段具體工作形式，研發(fā)出了一種對(duì)天然氣管道動(dòng)態(tài)進(jìn)行仿真模擬的軟件。在該軟件應(yīng)用時(shí)，多是被利用到管道鋪設(shè)和建設(shè)規(guī)劃工作中。如果在管道建設(shè)和鋪設(shè)工作中，出現(xiàn)了線路過多不知如何正確選擇的情況，可以利用該軟件，對(duì)管道優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，從而快速選出針對(duì)性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高的管道。同時(shí)，將其和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、監(jiān)視控制系統(tǒng)等技術(shù)進(jìn)行有效融合。對(duì)于工作人員來講，其能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。如果在天然氣運(yùn)輸工作中出現(xiàn)了任何不合理問題，都能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)解決，以此來提升天然氣管道運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化管理。在開展管道鋪設(shè)工作中，還可以有效融合GPS技術(shù)經(jīng)濟(jì)作用。對(duì)其鋪設(shè)位置進(jìn)行精準(zhǔn)定位，減少其中所出現(xiàn)的誤差問題，提升鋪設(shè)工程安全性和可靠性。

3 自動(dòng)化控制技術(shù)相關(guān)內(nèi)容分析

在開展天然氣管道運(yùn)輸工作中，利用最為廣泛的自動(dòng)化管理系統(tǒng)便是SCA-DA系統(tǒng)。將其應(yīng)用到具體工作中，能夠針對(duì)整個(gè)輸送線路進(jìn)行宏觀調(diào)控、及時(shí)管理，從而進(jìn)一步提升了輸送過程的自動(dòng)化和安全性特征。另外，該系統(tǒng)可以對(duì)天然氣輸送狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)監(jiān)管。對(duì)于工作人員來講，便可以在一定程度上有效減少其工作量，減輕工作負(fù)擔(dān)。針對(duì)在傳統(tǒng)工作中所出現(xiàn)的危險(xiǎn)問題，也可以進(jìn)行針對(duì)性解決[3]。該系統(tǒng)精確程度較高，對(duì)于工作精確性的提升也產(chǎn)生了積極作用。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)其數(shù)據(jù)收集和處理系統(tǒng)進(jìn)行不斷優(yōu)化和調(diào)整，讓工作人員能夠?qū)φ麄€(gè)天然氣運(yùn)輸工作進(jìn)行有效把控，推進(jìn)運(yùn)輸工作順利開展。另外，針對(duì)設(shè)備老化、零部件損壞的問題，還需要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)中出現(xiàn)了任何問題，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行定期維修和處理。工作人員應(yīng)該在確保自身安全條件下，推進(jìn)維修工作順利開展。

4 自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展方向分析

就我國技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)來看，相比較于其他西方發(fā)達(dá)國家，起步較晚。在技術(shù)方面，還表現(xiàn)為不成熟特征。在今后工作中，相關(guān)工作人員可以對(duì)相關(guān)性技術(shù)進(jìn)行有效融合，不斷提升自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展質(zhì)量。比如：可以將GPS、GIS和SCA-DA技術(shù)進(jìn)行有效融合。從其影響來看，這能夠在原有基礎(chǔ)之上，對(duì)信息采集系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)其中所出現(xiàn)的信息處理效率較低、錯(cuò)誤性頻發(fā)的問題及時(shí)解決，確保運(yùn)輸工作安全開展[4]。如果在運(yùn)輸工作中出現(xiàn)了任何問題，還需要將相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效記錄，為后期工作提供保障。另外，針對(duì)管道優(yōu)化設(shè)計(jì)、工程投資方面所出現(xiàn)的問題，還可以進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到此過程中了，能夠減少不必要成本消耗，從而獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。我國國土面積較大，在西氣東輸工程中，其橫跨地區(qū)面積較廣，便需要充分考慮到成本消耗所產(chǎn)生的影響。針對(duì)該方面內(nèi)容，便可以針對(duì)國外一些運(yùn)輸系統(tǒng)和管道運(yùn)輸方式進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí)。借助到系統(tǒng)性、科學(xué)性運(yùn)輸管理制度的方式，推動(dòng)天然氣運(yùn)輸工作順利開展。雖然已經(jīng)有眾多學(xué)者和技術(shù)人員在軟件開發(fā)和硬件系統(tǒng)優(yōu)化方面進(jìn)行了調(diào)整，但其中仍然會(huì)存在著許多較為突出的問題。如果能夠借助到管理體制優(yōu)化的方式，也能夠進(jìn)一步提升天然氣運(yùn)輸工作效率。對(duì)于技術(shù)人員來講，這便為他們創(chuàng)造了更多時(shí)間、空間開展技術(shù)研發(fā)工作。針對(duì)資金不足的問題，國家和政府層面，需要不斷加大政策扶持，讓更多技術(shù)人員投入到研發(fā)工作中。同時(shí)，還需要借助到多種激勵(lì)政策的經(jīng)濟(jì)作用，為技術(shù)人員研發(fā)工作提供資金支持[5]。

5 結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)快速發(fā)展過程中，天然氣資源消耗和利用已經(jīng)吸引了各行各業(yè)人民廣泛關(guān)注。在今后工作中，相關(guān)從業(yè)人員需要不斷技術(shù)研究力度。充分借助到自動(dòng)化控制技術(shù)積極作用，對(duì)其進(jìn)行合理化應(yīng)用，不斷提升天然氣管道運(yùn)輸穩(wěn)定性和安全性。對(duì)于工作人員來講，也能夠?yàn)槠渖踩峁┏渥惚Ｕ稀?/p>