天然氣調(diào)壓系統(tǒng)熱備及其在輸氣場站工藝控制過程的應用

王佑濤，汪 銳，尚 華，晁 操

(湖北省天然氣發(fā)展有限公司，武漢430000)

0 前言

湖北省天然氣發(fā)展有限公司石首分輸站于2015年1 月正式投產(chǎn)運行，石首分輸站工藝區(qū)分為：“進站過濾撬塊區(qū)”“換熱撬塊區(qū)”“一級調(diào)壓撬塊區(qū)”“大工業(yè)用戶撬塊區(qū)”“石首城撬塊區(qū)”“石首CNG 撬塊區(qū)”“湖南省天然氣分輸撬塊區(qū)”，工藝設置皆為“一用一備一預留”。

進站天然氣經(jīng)過濾支路、換熱支路、一級調(diào)壓支路、二級調(diào)壓后，將天然氣輸送給大工業(yè)用戶。

石首分輸站大工業(yè)用戶該公司以生產(chǎn)鍍膜玻璃和玻璃深加工為主，生產(chǎn)過程中不能停止天然氣的供應，窯爐在保溫時段亦不能長時段地停止天然氣的供應。期間如果發(fā)生天然氣供應中斷，將導致玻璃廠生產(chǎn)工藝中斷，最終可能導致生產(chǎn)窯爐報廢，將會造成玻璃廠較大的經(jīng)濟損失。

通過對天然氣場站調(diào)壓系統(tǒng)的熱備工藝優(yōu)化設置，實現(xiàn)以設置工藝參數(shù)實現(xiàn)天然氣場站供氣過程自動化，可大大提高供氣過程中的穩(wěn)定性和安全性。

1 大工業(yè)用戶調(diào)壓系統(tǒng)熱備工藝

1.1 大工業(yè)用戶調(diào)壓工藝流程

石首分輸站進站3.5 ～5.5 MPa 的天然氣，經(jīng)一級調(diào)壓支路調(diào)壓至1.0 ～1.6 MPa，二級調(diào)壓支路調(diào)壓至0.2 ～0.3 MPa，最終分輸至大工業(yè)用戶，一級調(diào)壓支路和二級調(diào)壓支路均采用一用一備流程。

1.2 大工業(yè)用戶一、二級調(diào)壓撬塊設備的型號

一級調(diào)壓撬塊中監(jiān)控調(diào)壓器REFLUX 819 具有“失效時關閉”的特性；工作調(diào)壓器REFLUX 819/FO具有“失效時打開”的特性。大工業(yè)用戶二級調(diào)壓撬塊中監(jiān)控調(diào)壓器REVAL 182 具有“失效時關閉”的特性。

1.3 大工業(yè)用戶供氣風險分析

(1)未進行調(diào)壓系統(tǒng)熱備份優(yōu)化前，一級調(diào)壓撬塊A、B 路采用“一用一備”，“冷備”運行。當工作調(diào)壓閥(以下簡稱PV)出現(xiàn)失效時，由于PV 具備“失效時打開”的特性，PV 的閥口會全開，此時一級調(diào)壓撬塊的出口壓力會升高，待升高至監(jiān)控調(diào)壓閥(以下簡稱 PCV)的壓力設定值時，PCV 接替 PV 工作［1］。但當PCV 出現(xiàn)失效時，PCV 具備“失效時關閉” 的特性，PCV 閥口會關閉，若發(fā)現(xiàn)故障不及時，將導致大工業(yè)用戶出現(xiàn)停止供氣的情況。

(2)未進行調(diào)壓系統(tǒng)熱備份優(yōu)化前，大工業(yè)用戶撬塊A、B 支路采用“一用一備”，“冷備”運行。通過流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至適當開度對大工業(yè)用戶供氣。若在用路的PCV 失效時，PCV 會關閉，將導致大工業(yè)用戶出現(xiàn)停止供氣的情況。或者大工業(yè)用戶撬塊出口壓力上升至安全切斷閥(以下簡稱SSV) 的設定值時，SSV 切斷關閉，若發(fā)現(xiàn)故障不及時，將導致大工業(yè)用戶出現(xiàn)停止供氣的情況。

(3)以上兩種情況，若場站人員發(fā)現(xiàn)不及時或操作不及時，都將會給大工業(yè)用戶造成天然氣供應不及時的危險，影響大工業(yè)用戶的生產(chǎn)安全。

1.4 大工業(yè)用戶優(yōu)化后調(diào)壓工藝流程

基于大工業(yè)用戶天然氣供應存在的問題及風險分析，從安全生產(chǎn)、保障用戶利益的角度出發(fā)，對石首分輸站一級調(diào)壓撬塊、大工業(yè)用戶調(diào)壓撬塊調(diào)壓參數(shù)進行重新優(yōu)化。通過更改一級調(diào)壓及大工業(yè)用戶調(diào)壓系統(tǒng)設備的參數(shù)及工藝控制過程的變化，實現(xiàn)一級調(diào)壓撬塊及大工業(yè)用戶撬塊調(diào)壓A、B 路熱備。

表1 一級調(diào)壓及大工業(yè)用戶調(diào)壓參數(shù)優(yōu)化前后對比表

“熱備”自動切換的基本原理：以一級調(diào)壓撬塊為例，首先將一級調(diào)壓撬塊A 路SSV 的切斷壓力設定為1.45 MPa 略低于B 路SSV 的設定值1.53 MPa，一級調(diào)壓撬塊A 路的PV 壓力設定值為1.30 MPa 略高于B 路PV 的設定值1.10 MPa ，此時，由于一調(diào)撬塊A 路PV 設定值略大于B 路PV 設定值，此時A 路單獨運行。若下游用戶用氣量持續(xù)增加時，后端的壓力值將逐漸減小，當減小到B 路PV 設定壓力值1.10 MPa 時，B 路 PV 將自動投入使用，此時，A、B 兩調(diào)壓支路同時運行［2］。

當A 路PV 出現(xiàn)故障情況時，閥門將“失效全開”，A 路PV 全開從而導致出口壓力值迅速增大，此時，A 路 PCV 接替 PV 進行調(diào)壓，但當 PCV 也出現(xiàn)故障時，A 路SSV 進行“切斷保護”，停止A 路的正常運行。此時，由于 B 路 SSV 的設定壓力 1.53 MPa 略高于A 路SSV 的設定壓力1.45 MPa，B 路不會被切斷。由于A 路被切斷保護，B 路還沒有投入運行，隨著下游繼續(xù)用氣B 路后端壓力將逐漸減小，當減小到B路PV 設定壓力值1.10 MPa 時，B 路自動對下游端供氣。這一自動調(diào)節(jié)過程在短時間內(nèi)完成，反應時間的長短與下游用戶之間管存和單位用氣量相關?，F(xiàn)場值班人員利用B 路供氣給予的寶貴時間將A 路設備維修好，使A、B 調(diào)壓兩路繼續(xù)保持“熱備”狀態(tài)進行供氣［3］。

2 石首分輸站實行調(diào)壓系統(tǒng)熱備份工藝控制現(xiàn)狀

對石首分輸站大工業(yè)用戶調(diào)壓工藝優(yōu)化為調(diào)熱備工藝后，在原有設備的基礎上通過修改工藝參數(shù)實現(xiàn)工藝控制自動化，提高了供氣的可靠性。對一級調(diào)壓撬塊和大工業(yè)用戶撬塊調(diào)壓系統(tǒng)A、B 路實行“熱備”控制工藝運行，正常情況下一路運行，另一路處于熱備狀態(tài)，一旦在用路出現(xiàn)故障，備用路自動啟用，確保對下游大工業(yè)用戶供氣的持續(xù)性和可靠性。

3 結束語

實踐證明，天然氣輸氣場站傳統(tǒng)的調(diào)壓支路“冷備”供氣運行方式，對一些不能停輸?shù)拇蠊I(yè)用戶越來越不適用，而采用優(yōu)化的調(diào)壓支路“熱備”運行，可大大提高供氣過程的穩(wěn)定可靠性，可確保調(diào)壓支路的自動“無縫”對接，保障大工業(yè)用戶的用氣可靠性。總之，天然氣調(diào)壓系統(tǒng)“熱備”工藝以設置工藝參數(shù)實現(xiàn)天然氣場站供氣過程自動化，能有效確保天然氣場站的安全生產(chǎn)和供氣可靠性。