對天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的探析

樊軍康 張鑫

摘 要：隨著我國發(fā)展速度的加快，天然氣逐漸成為我國使用最廣泛的資源，合理運(yùn)用這一資源可以有效降低不可再生資源使用率，基于這一 原因，天然氣得到廣大人民群眾的關(guān)注。文章主要分析討論分輸壓力控制系統(tǒng)，希望可以降低天然氣在管道內(nèi)部運(yùn)輸時(shí)的危險(xiǎn)系數(shù)，解決社會資源短缺問題，提高天然氣使用的安全可靠性，全面保障用戶生命安全。

關(guān)鍵詞：天然氣;長輸管道;分輸壓力;控制系統(tǒng);探析

隨著能源消耗量的加大，全球可用能源數(shù)量越來越少，故此我們應(yīng)當(dāng)提高對可再生能源的研究力度，在確保人們生活質(zhì)量的同時(shí)解決不可再生資源。天然氣的出現(xiàn)完全符合這一發(fā)展理念，其在人類生產(chǎn)生活中發(fā)揮極其重要的作用，且應(yīng)用范圍較廣。壓力控制技術(shù)是提高天然氣長輸管道安全性與可靠性的重要手段，可以在使用過程中及時(shí)控壓、切斷作業(yè)。由此可以看出，研究天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的重要性。

1.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)

1.1天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

管理調(diào)控管道壓力以及流量、確保下游用戶可以持續(xù)平穩(wěn)使用天然氣是分輸壓力控制系統(tǒng)在天然氣長輸管道中的主要作用。其不僅可以保障天然氣分輸與相應(yīng)設(shè)施的安全，也能優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與技術(shù)配置結(jié)構(gòu)，在滿足壓力控制系統(tǒng)供氣指標(biāo)的同時(shí)也能分析管道設(shè)施類型以及氣源條件，為挑選系統(tǒng)配置方案提供便利，確保下游管道壓力控制與輸氣工作的安全可靠性，滿足下游用戶的用氣需求。

安全系統(tǒng)、壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)是系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)工作中缺一不可的內(nèi)容。安全系統(tǒng)是設(shè)計(jì)工作的重中之重，若該系統(tǒng)發(fā)生問題，便會給下游管道造成巨大壓力。故此在擬定設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)將安全切斷閥融合至設(shè)計(jì)方案中，以此應(yīng)對系統(tǒng)超壓問題;該系統(tǒng)的調(diào)壓功能主要依賴于調(diào)壓系統(tǒng)，下游階段的天然氣分輸壓力與站場位置的匹配度是設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)閥時(shí)應(yīng)注意的要點(diǎn);預(yù)防監(jiān)控系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中，主要起預(yù)防作用[1]。

1.2天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

現(xiàn)場調(diào)壓設(shè)備以及PID控制器是分輸壓力控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，可以將PID控制器視為專用控制器，除此之外，還可以將其放置在集成站控制系統(tǒng)中，以此達(dá)成控壓為主、限流為輔的運(yùn)行目的。在調(diào)控壓力值時(shí)，若正常設(shè)備出現(xiàn)問題，就會影響下游用戶接收天然氣壓力的安全性與穩(wěn)定性，同時(shí)還會誘發(fā)超壓事故，故此，在設(shè)置調(diào)壓設(shè)備時(shí)，應(yīng)著重分析分輸壓力控制系統(tǒng)的囊括范圍?！癝SV+SSV+PV”（即安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)節(jié)閥）以及“SSV+PCV+PV”（即安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)節(jié)閥）是我國石油天然氣長輸管道分輸調(diào)壓設(shè)備主要采用的兩種形式[2]，這兩種方式均符合國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)范圍條款規(guī)定。

2.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的選擇配置

2.1工作調(diào)節(jié)閥

調(diào)壓閥是控制系統(tǒng)中不可缺少的調(diào)壓設(shè)備，它既能接受控制器的指令，又能有效地控制下游壓力和流量[3]。

調(diào)節(jié)閥種類較多，可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同結(jié)構(gòu)的控制閥。就眼下我國情況來講，天然氣長輸管道分輸站場主要采用軸流控制閥。調(diào)節(jié)閥的泄漏等級應(yīng)高于ANSI/FCI-70-2標(biāo)準(zhǔn)Ⅳ級要求。在條件較差的情況下，閥門一米處的噪音分貝應(yīng)嚴(yán)格把控在85以下。當(dāng)控制閥與工況匹配時(shí)，其開度運(yùn)行在5%-85%之間。

氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)適用于空氣氣源工藝站場;電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（帶電控單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）適用于無空氣氣源工藝站場。站在自動(dòng)控制的角度來看，吸納變量的空間以及PID回路響應(yīng)時(shí)間是PID回路控制過程中不可缺少的重要元素。在設(shè)計(jì)管道工程方案時(shí)，工作人員無法獲知下游接氣門站相關(guān)信息，基于此，在工程運(yùn)行階段就會出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥與接氣站相互影響問題。

2.2監(jiān)控調(diào)節(jié)閥

壓力調(diào)節(jié)既能監(jiān)控設(shè)備的壓力，又能保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行[4]。當(dāng)壓力設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，與之相關(guān)的監(jiān)控調(diào)節(jié)閥會自動(dòng)開始運(yùn)行。

借助監(jiān)控調(diào)節(jié)閥，可以確保下游天然氣管道使用的平穩(wěn)性，提高供氣安全指數(shù)，避免因供氣停止對人們生活生產(chǎn)造成影響。若調(diào)節(jié)閥工作壓力調(diào)節(jié)數(shù)值小于設(shè)定值，則能自動(dòng)開啟壓力控制裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測管道壓力值。所以，在選擇調(diào)節(jié)閥時(shí)還可以選擇電磁閥自力式監(jiān)控調(diào)節(jié)，借助電磁閥提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。將監(jiān)控指揮其融合至系統(tǒng)中可有效提升工作效率，但該種方式也存在不足之處，例如，其在運(yùn)行時(shí)會消耗少量管道氣體。一般情況下，傳統(tǒng)的工作調(diào)節(jié)閥設(shè)置的壓力值不會高于監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的壓力值。

2.3安全切斷閥與PID控制

下游壓力溢出時(shí)，可以通過安全切斷閥及時(shí)斷開天然氣運(yùn)行管路，降低管道不良事故發(fā)生概率。該項(xiàng)技術(shù)也是系統(tǒng)中不可缺少的安全設(shè)備。其與監(jiān)控調(diào)節(jié)閥都使用天然氣動(dòng)力氣源。安全切斷閥與工作調(diào)節(jié)閥相隔較遠(yuǎn)，不會出現(xiàn)相互干擾影響情況。安全切斷閥在自行關(guān)閉后需要借助人為力量操作，方能重新復(fù)位開啟。安全切斷閥在不同分輸壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)設(shè)施配置中有不同的設(shè)置方式。

在“SSV+PCV+PV”模式下，安全切斷閥的設(shè)定值應(yīng)大于工作調(diào)節(jié)閥與監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的數(shù)值，確保其長期處于開啟狀態(tài)，若工作調(diào)節(jié)閥、監(jiān)控調(diào)節(jié)閥無法正常工作，致使下游管道壓力超標(biāo)時(shí)，安全切斷閥便會自動(dòng)切斷管路，確保管道與場站的安全。在另一模式下，應(yīng)保證雙安全切斷閥數(shù)值的相同性，提高工作調(diào)節(jié)閥的對應(yīng)數(shù)值[5]。當(dāng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時(shí)，可以借助雙安全切斷閥切斷氣路，提高下游管道安全系數(shù)。

PID壓力控制系統(tǒng)是我國常見的壓控方式，隨著我國科技水平的提升，該種方式的運(yùn)用率也越來越高。在運(yùn)輸天然氣時(shí)，應(yīng)合理把控天然氣的流量及壓力，避免因流量超標(biāo)引起的設(shè)備損壞問題，全面提高其數(shù)據(jù)安全可靠性，降低安全隱患發(fā)生概率。

2.4電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 帶電控氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過電子正反向轉(zhuǎn)動(dòng)執(zhí)行傳輸器發(fā)出的控制指令，執(zhí)行時(shí)過度依賴于電機(jī)速度，而轉(zhuǎn)速過慢則使旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向跟蹤變慢，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)確保有足夠的儲氣空間，應(yīng)依“下游管儲氣能力>天然氣管道最大輸氣量1/25”的要求進(jìn)行位置調(diào)配，保證下游分輸管道壓力不受影響[6]。

電控單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于氣源缺乏的站場，現(xiàn)有天然氣是作動(dòng)器的主要?dú)庠?，因此，它的跟蹤速度不會太慢，而且對下游管道的儲氣性能要求不高。選取位置時(shí)，可依「下游管道儲存能力>天然氣長輸管道1/200」的原則，合理控制輸送壓力。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要作用于有氣源的站場，所用氣源為凈化空氣。其特征要求以及標(biāo)準(zhǔn)與電控單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相同。

結(jié)語：綜上所述，只有在運(yùn)輸過程中提高對運(yùn)輸管道壓力的管控力度，確保其長期處在可靠的范圍內(nèi)，才能確保其安全性。在管控過程中，管理人員應(yīng)嚴(yán)格把控下游流量以及壓力，只有這樣，才能提高天然氣運(yùn)輸?shù)陌踩耘c高效性，規(guī)避隱患事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐勇俊，方忠.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究[J].當(dāng)代化工研究，2021（08）：42-43.

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[3]丁長瑞，單超.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析[J].當(dāng)代化工研究，2018（06）：86-88.

[4]唐啟桓，羅皓，白龍.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析[J].化工管理，2017（33）：215.

[5]任福建.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析[J].化工管理，2017（21）：193.

[6]鬲麗華.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究[J].石化技術(shù)，2016，23（11）：3+6.