油氣長輸管道自動分輸控制技術(shù)研究

蘭劍

摘要：傳統(tǒng)天然氣分輸過程中所消耗的人力、物力較多，并且相關(guān)操作復(fù)雜。研究自動分輸技術(shù)，有利于提高分輸系統(tǒng)的自動化水平以及分輸?shù)木_程度。通過分析用戶的類型和需求，提出不同的自動分輸方法，并且研究了不同分輸控制邏輯的原理以及特點(diǎn)，針對用戶在特定時間內(nèi)的天然氣使用量，對用戶進(jìn)行有效劃分，選擇合適的長輸管道自動分輸控制方法，從而有效提高天然氣的使用效率。

關(guān)鍵詞：管道;自動分輸;研究

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對天然氣的需求量一直在不斷上升，因此天然氣管道的建設(shè)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。傳統(tǒng)的分輸主要依靠人工操作的形式進(jìn)行工作，在該過程大量占用操作人員的時間和精力，而且人工無法實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶需求來實(shí)時調(diào)整天然氣的分輸量，導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行過程中精確度較低。為了能夠保障站場分輸任務(wù)安全，有效降低人工成本，提高油氣長輸管道天然氣的分輸精確度和輸送效率，需要采用自動化技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同用戶的用氣規(guī)律輸氣，選擇合適的邏輯控制策略，自動調(diào)節(jié)長輸油氣管道的分輸流量以及壓力參數(shù)，從而滿足用戶需求。

1分輸系統(tǒng)

長輸管道的分輸系統(tǒng)可以分為手動調(diào)節(jié)和自動調(diào)節(jié)兩種模式，手動調(diào)節(jié)主要是根據(jù)輸氣站場的工作人員對長輸管道的運(yùn)行情況進(jìn)行直接調(diào)整。自動調(diào)節(jié)主要分為流量調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)，在進(jìn)行流量調(diào)節(jié)過程中，工作人員需要針對管道的實(shí)際情況設(shè)定固定流量。PLC系統(tǒng)主要通過流量計(jì)來計(jì)算瞬時流量和固定流量，將兩者數(shù)值進(jìn)行有效對比，從而控制調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)瞬時流量與設(shè)定值相互統(tǒng)一。在進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)過程中工作人員根據(jù)需要設(shè)置閥后壓力值， PLC系統(tǒng)通過對壓力變送器所收集到的壓力值與設(shè)定值進(jìn)行對比，從而有效控制調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)壓力值與設(shè)定值相互統(tǒng)一。

2分輸用戶類型及需求

根據(jù)用戶的使用時間和使用量的波動情況，可以將其劃分為持續(xù)供氣調(diào)峰用戶、持續(xù)供氣不調(diào)峰用戶、可間斷調(diào)峰用戶和可間斷供氣不調(diào)峰用戶等。持續(xù)供氣調(diào)峰用戶主要是城市內(nèi)燃?xì)饧彝ビ脩羲M成，早中晚時間段為用氣高峰夜晚用氣低谷期，兩個時間段內(nèi)的燃?xì)庥昧坎顒e非常大，該類型用戶的燃?xì)夤艿啦痪邆鋬庹{(diào)峰作用。持續(xù)供氣不調(diào)峰用戶主要是由部分工業(yè)用戶組成，生產(chǎn)設(shè)備的機(jī)器連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，用氣量基本保持不變，此類用戶的消耗量波動較小。可間斷供氣調(diào)峰用戶主要是由壓縮天然氣場站用戶組成，站場內(nèi)部的設(shè)備始終發(fā)生變化，該用戶的天然氣消耗量始終處于波動狀態(tài)，同時夜間時間內(nèi)不消耗天然氣。

3自動分輸控制邏輯

3.1不均勻系數(shù)法

將一天分成N個時段（默認(rèn)為12個時段，可設(shè)置），結(jié)合用戶在過去M天（默認(rèn)為7天，可設(shè)置）中各個時間段內(nèi)所呈現(xiàn)出的用氣特點(diǎn)，通過邏輯計(jì)算得出在不同時間內(nèi)用戶日指定分輸量的不均勻系數(shù)數(shù)值，則當(dāng)前時段的輸氣設(shè)定值即為“日指定分輸量×當(dāng)前時段的不均勻系數(shù)”。在每個時間段的初始時刻，根據(jù)當(dāng)日天然氣分配總量、已完成輸氣量以及在該時刻不均勻系數(shù)能夠得出在該時間內(nèi)天然氣的分配量，從而得出瞬時流量設(shè)定值，并按照設(shè)定值進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。通過流量調(diào)節(jié)法可以控制天然氣的流量在當(dāng)日天然氣輸送完成之后，系統(tǒng)會根據(jù)在以往一周內(nèi)用戶的用氣特點(diǎn)，重新計(jì)算出在不同時間段內(nèi)天然氣的分配量以及不均勻系數(shù)。

3.2恒壓控制法

恒壓控制法主要應(yīng)用于穩(wěn)定供氣用戶，根據(jù)用戶需求壓力保持天然氣恒壓狀態(tài)下的連續(xù)供氣。該工藝流程中的流量調(diào)節(jié)閥始終處于開啟狀態(tài)，在用支路和備用支路均采用壓力控制，在用支路壓力設(shè)定值按照需求運(yùn)行壓力設(shè)定，備用支路壓力設(shè)定值為控制壓力低限值（按照用戶低壓保護(hù)壓力設(shè)定），當(dāng)在用路故障關(guān)斷，出口壓力低于控制壓力低限值時，備用支路啟輸，保持控制壓力低限恒壓輸氣。以滿足用戶供氣的連續(xù)性和最低壓力要求，不會因支路切換和截?cái)嚅y開啟時間造成用戶供氣中斷。

3.3剩余平均法

使用剩余平均法控制天然氣的輸送，要求用戶的用氣量需要保持穩(wěn)定狀態(tài)，天然氣的輸送量波動較小，并且對壓力無要求。將一天分成不同的時間段，在每一個時間段內(nèi)的初始時間，結(jié)合當(dāng)日的天然氣分配量和天然氣使用量能夠有效計(jì)算出天然氣的剩余量，從而計(jì)算出每個時間內(nèi)的平均供氣量，在此時間段內(nèi)的供氣量，可以通過調(diào)節(jié)自動閥門來進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，當(dāng)日天然氣輸送任務(wù)完成之后，根據(jù)次日天然氣分配量進(jìn)行氣量平均計(jì)算。

3.4到量停輸

對于可中斷分輸用戶，宜采用到量停輸法實(shí)現(xiàn)自動分輸控制。該設(shè)計(jì)模塊在PLC系統(tǒng)中需要設(shè)置兩個參數(shù)分別為：已輸百分比和停輸百分比。已輸百分比是當(dāng)日輸氣量與指定輸氣量的計(jì)算結(jié)果;停輸百分比在操作員工站上進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)完成輸氣量到達(dá)日指定量的95%（可設(shè)置）時發(fā)出高報(bào)警，達(dá)到日指定量的100%時，發(fā)出日指定量完成報(bào)警，確定是否停輸。

4自動分輸技術(shù)的應(yīng)用測試

在我國西氣東輸公司所屬管道運(yùn)輸過程中，利用了無人化自動分輸技術(shù)有效提高了其工作效率。在實(shí)際應(yīng)用過程中對自動分輸技術(shù)的切換能力、故障切換能力和故障響應(yīng)能力進(jìn)行了測試。測試結(jié)果顯示利用自動化分輸技術(shù)能夠有效提高油氣長輸管道的應(yīng)用效果，并且在進(jìn)行試運(yùn)行期間，不會出現(xiàn)分輸中斷、分輸數(shù)值錯誤等問題。能夠有效實(shí)現(xiàn)對下游用戶實(shí)際需求的精度控制，自動化分輸系統(tǒng)的應(yīng)用可以改善分輸目標(biāo)及分輸效果。

5結(jié)束語

綜上所述，自動分輸控制技術(shù)對天然氣輸氣站來說是一種非常關(guān)鍵系統(tǒng)，通過對自動分輸控制技術(shù)的設(shè)計(jì)和配置技術(shù)研究，能夠有效解決長輸管道在實(shí)際運(yùn)行過程中的壓力控制問題。確保用戶能夠更加安全的使用油氣資源，為下游管道用戶提供安全保障，確保天然氣在運(yùn)輸過程中能夠?qū)崿F(xiàn)安全性和穩(wěn)定性，因此研究自動分?jǐn)?shù)控制系統(tǒng)對提高我國油氣資源的運(yùn)輸有著非常重要的意義。

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