天然氣工業(yè)中電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用

郭沙

[摘 ? ?要]我國(guó)是一個(gè)天然氣資源豐富的大國(guó)，許多行業(yè)均采用天然氣資源進(jìn)行生產(chǎn)。為了切實(shí)提高天然氣資源的運(yùn)用效率，就需要將現(xiàn)代化的電氣自動(dòng)化等技術(shù)運(yùn)用到該行業(yè)中，以此來(lái)輔助開展相應(yīng)的生產(chǎn)、運(yùn)輸以及儲(chǔ)存工作?；诖?，對(duì)天然氣工業(yè)中自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了系統(tǒng)性探究，希望能夠?qū)ξ覈?guó)天然氣資源的科學(xué)化運(yùn)用提供幫助。

[關(guān)鍵詞]天然氣工業(yè);電氣自動(dòng)化技術(shù);運(yùn)用

[中圖分類號(hào)]TM76 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]China is a big country rich in natural gas resources， and many industries use natural gas resources for production.In order to effectively improve the application efficiency of natural gas resources， it is necessary to apply modern electrical automation technologies to the industry to assist in the corresponding production， transportation and storage work.Based on this， this paper systematically explores the application of automation technology in the natural gas industry， hoping to help the scientific application of natural gas resources in China.

[Keywords]natural gas industry; electrical automation technology; application

對(duì)于我國(guó)天然氣行業(yè)來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用有著重要的意義，同時(shí)對(duì)于該行業(yè)相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代也有著重要的推動(dòng)作用。通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，天然氣行業(yè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，電氣系統(tǒng)也能夠更加系統(tǒng)化，擁有更高的集成度。因此，全面開發(fā)自動(dòng)化技術(shù)，將是我國(guó)天然氣行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要方向。

1 電氣自動(dòng)化技術(shù)在天然氣工業(yè)中的作用

作為能源工業(yè)的重要組成部分，天然氣工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)，相關(guān)人員可以對(duì)天然氣工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，信息參數(shù)的獲取也更加快捷準(zhǔn)確。一般來(lái)說(shuō)，天然氣工業(yè)系統(tǒng)包括生產(chǎn)、運(yùn)輸以及管理三個(gè)方面的內(nèi)容，而在采用自動(dòng)化技術(shù)的過(guò)程中，技術(shù)人員也需要結(jié)合這三方面內(nèi)容的不同特點(diǎn)進(jìn)行探究。具體來(lái)說(shuō)，在天然氣的生產(chǎn)階段，可以在抽取地下天然氣時(shí)，利用自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門等控制元件的智能化調(diào)控，從而保障抽取過(guò)程中流量和氣壓的穩(wěn)定性;同時(shí)，技術(shù)人員也可以將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到天然氣的脫水環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)包含吸附、再生、冷卻、等待四個(gè)部分，借助自動(dòng)化技術(shù)，可以智能化調(diào)控該過(guò)程所使用的電路聯(lián)動(dòng)閥門，從而確保四個(gè)脫水步驟的流暢進(jìn)行。此外，在這個(gè)過(guò)程中運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)還能夠起到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的作用，確保脫水過(guò)程的安全性。

安全性是將自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到天然氣工業(yè)中最為直觀的特點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)，可以有效地減少人工操作，從而為工作人員提供一個(gè)安全的工作環(huán)境，降低系統(tǒng)發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)的危害程度。同時(shí)，自動(dòng)化技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)系統(tǒng)電路的自動(dòng)化控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)收集系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的異常數(shù)據(jù)，并且反饋給后臺(tái)操作人員，切實(shí)提高天然氣工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

我國(guó)天然氣資源的分布呈現(xiàn)出典型的地域性，即西北地區(qū)蘊(yùn)含大量的天然氣資源，而主要的能源使用地區(qū)卻集中在東部沿海地區(qū)，這就使得天然氣資源的運(yùn)輸成為了一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，而在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)大量的能源損耗需要引起有關(guān)人員的重視。一般來(lái)說(shuō)，天然氣的運(yùn)輸里程都在幾千公里以上，由于運(yùn)輸管道沿途地理?xiàng)l件和氣候特點(diǎn)的變化，往往會(huì)導(dǎo)致能源的運(yùn)輸效率降低。而在這個(gè)過(guò)程中利用好自動(dòng)化技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)輸全程的可視化監(jiān)控，幫助管理者準(zhǔn)確地了解管道全程的管壓、流量等參數(shù)，并且通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析及時(shí)調(diào)節(jié)運(yùn)輸狀態(tài)，保障天然氣運(yùn)輸過(guò)程的科學(xué)、高效。

由此可見，將電氣自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用到天然氣行業(yè)是十分必要的。相比于其他形式的能源，天然氣資源具有許多自身獨(dú)特的性質(zhì)，而這些性質(zhì)也導(dǎo)致了其生產(chǎn)、運(yùn)輸和管理環(huán)節(jié)必須同樣具備相應(yīng)的特殊性。在這種背景下，如果還只是采取傳統(tǒng)的人工模式進(jìn)行管理，不僅無(wú)法起到有效地管理效果，同時(shí)也難以與我國(guó)巨大的天然氣行業(yè)規(guī)模相匹配。因此，利用好自動(dòng)化技術(shù)，能夠顯著解決天然氣生產(chǎn)、運(yùn)輸和管理過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，為我國(guó)天然氣行業(yè)的整體發(fā)展打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)在天然氣工業(yè)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

2.1 控制天然氣流量穩(wěn)定

由于我國(guó)天然氣資源整體存在著地域性特點(diǎn)，不同礦區(qū)的地形地貌千差萬(wàn)別，為此，必須結(jié)合天然氣所在的區(qū)域采取相應(yīng)的開采方式。利用電氣自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行天然氣開采，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)開采系統(tǒng)的智能化控制，確保天然氣氣流的穩(wěn)定性和安全性。此外，由于天然氣的開采過(guò)程暴露于室外，因此需要面臨一些極端天氣、復(fù)雜環(huán)境的考驗(yàn)，這些極端的情況會(huì)在一定程度上影響到開采設(shè)備的使用壽命。相比于傳統(tǒng)的開采設(shè)備，電氣化自動(dòng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)反饋設(shè)備的異常狀況，無(wú)需技術(shù)人員進(jìn)行高頻率檢修和維護(hù)，從而降低天然氣開采過(guò)程的人工成本。

2.2 降低天然氣工業(yè)系統(tǒng)管理難度

傳統(tǒng)天然氣工業(yè)的開采、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及管理階段都需要耗費(fèi)大量的人力和物力，提高管理成本的同時(shí)，也很難起到有效的管理效果。而利用好電氣自動(dòng)化技術(shù)，管理人員就能夠依托系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)靈活地對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且結(jié)合天然氣工業(yè)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)有關(guān)參數(shù)和閥門的遠(yuǎn)程控制，從而最大程度上降低天然氣工業(yè)的管理難度。值得注意的是，為了做好這一方面的工作，相關(guān)技術(shù)人員必須提高自己的專業(yè)技能儲(chǔ)備和職業(yè)素養(yǎng)。具體來(lái)說(shuō)，要掌握良好的自動(dòng)化技術(shù)操作能力，對(duì)天然氣自動(dòng)化工業(yè)設(shè)備的運(yùn)行狀況和運(yùn)行環(huán)節(jié)有一個(gè)系統(tǒng)的認(rèn)知;同時(shí)還要具有良好的現(xiàn)場(chǎng)判斷和決斷能力，保障生產(chǎn)設(shè)備能夠一直處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。在這種操作背景下，技術(shù)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣工業(yè)全環(huán)節(jié)的穩(wěn)定、精準(zhǔn)監(jiān)控，避免出現(xiàn)各種各樣的人為錯(cuò)誤。

3 電氣自動(dòng)化技術(shù)在天然氣工業(yè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 生產(chǎn)階段的重點(diǎn)

天然氣生產(chǎn)階段的重點(diǎn)是開發(fā)提升天然氣開采效率的技術(shù)和方法，努力降低天然氣開采的成本，同時(shí)做好對(duì)開采設(shè)備的維護(hù)、對(duì)工程技術(shù)人員人身安全的保障和對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)。天然氣的開采可以分為從地下抽取天然氣以及對(duì)抽取后的天然氣進(jìn)行脫水兩個(gè)階段。第一個(gè)階段對(duì)開采設(shè)備的負(fù)荷要求較大，這主要是由于開采的過(guò)程速率和壓力參數(shù)較高，因此需要開采設(shè)備具有較高的安全系數(shù)和穩(wěn)定性。為此，要在盡量控制成本的同時(shí)，選取穩(wěn)定性和安全性能都較好的設(shè)備，確保天然氣資源開采能夠維持在一個(gè)連續(xù)的狀態(tài)。而天然氣開采的第二階段對(duì)于設(shè)備的要求更高，其需要系統(tǒng)具有良好的人機(jī)交互功能，即技術(shù)人員需要實(shí)現(xiàn)對(duì)除水系統(tǒng)中不同閥門和開關(guān)的精準(zhǔn)、及時(shí)控制。地下天然氣在上升階段的壓力和流量不斷變化，這種波動(dòng)的狀態(tài)需要技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，確保其能夠滿足實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋脫水過(guò)程中壓力具體情況的要求。同時(shí)，該系統(tǒng)還必須具備準(zhǔn)確靈敏的報(bào)警系統(tǒng)，一旦壓力值超過(guò)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值，必須進(jìn)行警報(bào)并且自動(dòng)泄壓，從而確保開采過(guò)程的正常運(yùn)行和技術(shù)人員的人身安全。由此可見，在天然氣工業(yè)系統(tǒng)當(dāng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)必須確保開采系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)的科學(xué)性和靈活性，在保障開采過(guò)程順利進(jìn)行的同時(shí)，最大程度上確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。另外，鑒于天然氣在開采過(guò)程中溫度較高的特點(diǎn)，必須提高對(duì)溫度控制的重視，并且將其在電氣自動(dòng)化技術(shù)中體現(xiàn)出來(lái)。

3.2 運(yùn)輸環(huán)節(jié)的重點(diǎn)

我國(guó)廣袤的國(guó)土導(dǎo)致我國(guó)出現(xiàn)天然氣產(chǎn)地和消費(fèi)地區(qū)相隔較遠(yuǎn)的情況。為了有效地解決這一問(wèn)題，我國(guó)實(shí)施了“西氣東輸”等一系列重大工程，并且建立了一套規(guī)模較大的天然氣運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，在這其中，電氣自動(dòng)化技術(shù)扮演了十分重要的角色。具體來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)在這個(gè)過(guò)程中必須具備良好的參數(shù)。如，為了降低運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中相關(guān)器件的更換頻次，降低運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的人工維護(hù)成本，必須確?？刂葡到y(tǒng)中的各單元器件等具備良好環(huán)境耐受力，切實(shí)提高各個(gè)元器件的使用壽命，保障運(yùn)輸系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。又比如，由于天然氣運(yùn)輸管道系統(tǒng)的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此一般需要設(shè)置多級(jí)泵站來(lái)保障天然氣運(yùn)輸過(guò)程中的壓力和速度。而這些泵站所在的地區(qū)往往人跡罕至，為了確保泵站的質(zhì)量和壽命，必須要求其能夠在盡量少的人工維護(hù)頻率下，可以最大程度上抵御各種不良的自然環(huán)境，如暴曬、雷擊、高溫、極寒、雨淋等，在最大程度上避免由于環(huán)境變化導(dǎo)致天然氣運(yùn)輸過(guò)程出現(xiàn)故障。另外，由于天然氣運(yùn)輸泵站不可避免地會(huì)出現(xiàn)故障問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須賦予泵站簡(jiǎn)單維護(hù)的特點(diǎn)。這主要是由于泵站所在區(qū)域人員較少，交通不便，較大的維修難度會(huì)提高維護(hù)成本。值得注意的是，電氣自動(dòng)化等技術(shù)的應(yīng)用能夠方便技術(shù)人員對(duì)泵站進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。在這個(gè)過(guò)程中，為了確保操控環(huán)節(jié)的科學(xué)性和高效性，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須盡量簡(jiǎn)潔，能夠?qū)崿F(xiàn)人工檢查，這能夠在一定程度上降低技術(shù)人員學(xué)習(xí)的難度，從而避免在操作過(guò)程中由于技術(shù)問(wèn)題而出現(xiàn)操作失誤，同時(shí)也可以壓縮培訓(xùn)過(guò)程的時(shí)間和成本，降低對(duì)天然氣運(yùn)輸環(huán)節(jié)的資金投入。除此之外，為了借助電氣自動(dòng)化技術(shù)達(dá)到最大程度上降低人工操作步驟的目的，就需要確?？偪厥野l(fā)出的各項(xiàng)指令在傳達(dá)的過(guò)程中能夠具備及時(shí)性和準(zhǔn)確性的特點(diǎn)，同時(shí)電氣控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)信息參數(shù)的穩(wěn)定迅速傳輸，總控室也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)反饋數(shù)據(jù)的及時(shí)處理和分析，并且及時(shí)下達(dá)科學(xué)合理的處理意見。由此可見，在電氣自動(dòng)化設(shè)計(jì)運(yùn)輸控制系統(tǒng)時(shí)，必須全面保障各硬件和軟件的連貫性和穩(wěn)定性，確保信息和數(shù)據(jù)能夠在不同系統(tǒng)之間的穩(wěn)定傳輸，并且一旦子系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有不法信號(hào)出現(xiàn)，可以第一時(shí)間采取緊急措施，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 管理環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)

要想在天然氣工業(yè)管理過(guò)程中運(yùn)用好電氣自動(dòng)化技術(shù)，必須做好以下幾個(gè)方面的工作：

（1）最大程度簡(jiǎn)化天然氣工業(yè)管理系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，提高管理過(guò)程的穩(wěn)定性和高效性。

（2）確保管理系統(tǒng)所涉及各個(gè)設(shè)備的安全性能都符合設(shè)計(jì)要求，在保障系統(tǒng)和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)切實(shí)保障好技術(shù)人員的人身安全。值得注意的是，電氣自動(dòng)化技術(shù)不僅具備天然氣生產(chǎn)和運(yùn)輸?shù)臄?shù)據(jù)采集和管理功能，同時(shí)還能夠結(jié)合天然氣工業(yè)的實(shí)際狀況對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且為管理者的最終決策提供建議和參考。

（3）在天然氣工業(yè)管理系統(tǒng)中，電氣自動(dòng)化技術(shù)還需要能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，確?？梢郧逦貙⒂嘘P(guān)數(shù)據(jù)在儀表中顯示出來(lái)，確?？刂齐娐返姆€(wěn)定和高效運(yùn)行，全面提高其智能化程度。目前，一般要求電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要具備模塊化的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。這是由于模塊化的設(shè)計(jì)能夠保障元器件可以具有良好的通用性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大批量的生產(chǎn)，避免過(guò)高的設(shè)計(jì)成本，降低前期的資金消耗;同時(shí)，利用模塊化設(shè)計(jì)搭建的控制系統(tǒng)可以提高系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性，而這也可以為系統(tǒng)的智能化判斷過(guò)程提供一個(gè)良好的保障。

（4）天然氣工業(yè)管理系統(tǒng)還需要依托電氣自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量數(shù)據(jù)的集中處理。通過(guò)這種方式，管理人員可以切實(shí)提高管理效率，如果系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)突發(fā)狀況，管理人員還可以借助電器自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信息的備份，管理過(guò)程能夠更加科學(xué)、穩(wěn)定。

（5）管理人員還必須對(duì)天然氣工業(yè)設(shè)備進(jìn)行定期維護(hù)，而這也能體現(xiàn)出模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。即可以切實(shí)降低維護(hù)過(guò)程的難度，節(jié)約技術(shù)人員的維修用時(shí)，系統(tǒng)較大的損傷也可以通過(guò)簡(jiǎn)單的更換模塊來(lái)進(jìn)行解決。技術(shù)人員還可以將一些監(jiān)測(cè)排查裝置安裝到模塊化系統(tǒng)中，使得系統(tǒng)可以具備檢測(cè)不法分子網(wǎng)絡(luò)入侵的功能，提高系統(tǒng)的整體安全性能。

4 結(jié)語(yǔ)

在天然氣工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用電氣自動(dòng)化技術(shù)，是目前能源工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)，全面提高電氣自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用程度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，提高天然氣生產(chǎn)、運(yùn)輸和管理環(huán)節(jié)的科學(xué)性、智能性和高效性，同時(shí)也可以為天然氣工業(yè)的整體發(fā)展和從業(yè)人員的人身安全做好保障。為此，天然氣工業(yè)從業(yè)人員必須結(jié)合天然氣在生產(chǎn)、運(yùn)輸以及管理過(guò)程中的相應(yīng)特點(diǎn)，積極開發(fā)更加匹配、更加先進(jìn)的自動(dòng)化專業(yè)技術(shù);并且從業(yè)人員也必須加強(qiáng)對(duì)自身專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的建設(shè)，確保能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的良好控制，掌握科學(xué)處理各種突發(fā)狀況的能力，助力天然氣工業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉向華.電氣工程及自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展探索[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2021（12）：191-193.

[2] 趙一帆.電氣自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)的思考[J].中國(guó)高新區(qū)，2018（8）：159.

[3] 滕玉龍.淺談天然氣場(chǎng)站電氣自動(dòng)化設(shè)備安全運(yùn)行的對(duì)策分析[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（8）：65-66.

[4] 郭翔宇，李瑞.化工生產(chǎn)中電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)踐運(yùn)用分析[J].電子測(cè)試，2020（24）：111-112.

[5] 郜聰.淺析電氣自動(dòng)化技術(shù)在天然氣工業(yè)中的應(yīng)用[J].信息記錄材料，2019，20（10）：65-67.

[6] 陽(yáng)驍.電氣連接與自動(dòng)化技術(shù)在石油及天然氣行業(yè)中的實(shí)踐探析[J].化工管理，2020（8）：112-113.

[7] 劉甲洪.基于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中繼電保護(hù)安全技術(shù)探究[J].電子世界，2020（17）：9-10.

[8] 郭婷婷.關(guān)于電氣自動(dòng)化技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用探討[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（13）：227-228.

[9] 崔凱.電氣自動(dòng)化技術(shù)在天然氣工業(yè)的應(yīng)用探討[J].科技與企業(yè)，2015（9）：1.