高龍（北京東方華智石油工程有限公司，河北廊坊065000）

天然氣管道自動(dòng)分輸技術(shù)開(kāi)發(fā)方案

高龍（北京東方華智石油工程有限公司，河北廊坊065000）

在國(guó)外，天然氣長(zhǎng)輸管道自動(dòng)分輸技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用的相當(dāng)廣泛，成為實(shí)現(xiàn)日指定管理的重要技術(shù)手段。該技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)簡(jiǎn)化調(diào)度日常操作行為，提高管道運(yùn)行水平起到積極的作用。

天然氣管道；技術(shù)方案

引言：

自動(dòng)分輸技術(shù)涉及機(jī)械、工藝、電氣以及自控和儀表等多項(xiàng)專業(yè)，本項(xiàng)目將從日指定數(shù)據(jù)錄入、日指定控制方式、（調(diào)壓設(shè)備）站控邏輯、中控邏輯等方面進(jìn)行研究總結(jié)，并將研究成果應(yīng)用于陜京管道汪莊子站，通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，建立一套標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)分輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)中控利用日指定進(jìn)行分輸自動(dòng)控制，以簡(jiǎn)化調(diào)度日常操作行為，提高管道運(yùn)行水平。

一、項(xiàng)目概況

隨著西氣東輸二線、中亞管道的投產(chǎn)運(yùn)行，天然氣管網(wǎng)用戶總數(shù)將達(dá)到300個(gè)。天然氣用戶管理具有類型復(fù)雜、系統(tǒng)龐大、控制先進(jìn)等特點(diǎn)，是一項(xiàng)復(fù)雜的工程。用戶管理除了考慮優(yōu)先保障原則、合同履行原則外，它還應(yīng)考慮日指定管理，以確保天然氣管道安全、平穩(wěn)和高效運(yùn)行。

二、項(xiàng)目目標(biāo)

1.研究?jī)?nèi)容及方向

（1）分輸站設(shè)計(jì)內(nèi)容：工藝/設(shè)備設(shè)計(jì)，主要研究壓力和流量的聯(lián)動(dòng)控制。自控/通信設(shè)計(jì)，主要研究PLC程序變更修改。電氣設(shè)計(jì)，主要研究設(shè)備穩(wěn)定性。研究分輸流程與用戶用氣量之間的關(guān)系。（2）數(shù)據(jù)導(dǎo)入：在PPS系統(tǒng)中生成對(duì)應(yīng)的用戶分輸Excel表，人工導(dǎo)入SCADA系統(tǒng)；根據(jù)需要，調(diào)度人員可隨時(shí)在SCADA系統(tǒng)中對(duì)日指定數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；權(quán)重?cái)?shù)據(jù)使用SCADA系統(tǒng)通過(guò)前一天數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算下發(fā)到站場(chǎng)PLC。（3）站控邏輯：日指定導(dǎo)入中控系統(tǒng)后，由中控系統(tǒng)以設(shè)定點(diǎn)的方式下發(fā)至站控系統(tǒng)；站控系統(tǒng)根據(jù)用戶實(shí)際用氣情況，計(jì)算各支路調(diào)節(jié)閥的出口壓力設(shè)定點(diǎn)或流量設(shè)定點(diǎn)。

2.考核指標(biāo)

按不同時(shí)段用氣規(guī)律進(jìn)行壓力控制或流量控制；設(shè)定最低最高分輸壓力，按剩余小時(shí)平均量進(jìn)行流量控制；日指定數(shù)據(jù)輸入后，由邏輯程序控制實(shí)現(xiàn)當(dāng)日分輸?shù)耐瓿?；邏輯程序控制包括壓力和流量控制，在保證分輸壓力不超限的同時(shí)保證分輸流量的合理范圍；通過(guò)測(cè)試研究自動(dòng)分輸邏輯的可靠性和與其他邏輯程序的兼容性。

三、技術(shù)方案

1.技術(shù)方案1（剩余小時(shí)均量法）

（1）方案說(shuō)明。日指定量平均分配為24個(gè)時(shí)段內(nèi)平均輸送。輸送過(guò)程中要求壓力調(diào)節(jié)需要在壓力可調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)調(diào)節(jié)，如超出調(diào)節(jié)區(qū)間則對(duì)流量設(shè)定值進(jìn)行加減。當(dāng)天第一小時(shí)輸送完畢后計(jì)算剩余供氣量（日指定量-已供氣量），剩余供氣量按照剩余小時(shí)繼續(xù)平均分配。逐一分配至最后一小時(shí)。在調(diào)節(jié)過(guò)程出會(huì)出現(xiàn)，平均流量設(shè)定值不滿足下游用戶需求變化而進(jìn)行流量設(shè)定值的改變。

（2）方案分析。優(yōu)點(diǎn)：流量波動(dòng)小、邏輯程序簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)傳輸量小，使用范圍較?。蝗秉c(diǎn)：壓力波動(dòng)較大，流量改變次數(shù)較多，日指定量難以控制，難以控制驟升驟降過(guò)程。

2.技術(shù)方案2（權(quán)重法）

（1）方案說(shuō)明。經(jīng)分析，定義A10為第一天0小時(shí)的分輸量（其中1表示第一天，0表示0點(diǎn)時(shí)段）；S1為第一天日總分輸量，則0小時(shí)權(quán)重值為：K10=A10/S1*100%，據(jù)全天理想階段權(quán)重值計(jì)算各個(gè)小時(shí)的分輸量W0-W23。按照此權(quán)重系數(shù)分別計(jì)算一天內(nèi)24小時(shí)的流量設(shè)定值，為小時(shí)分輸流量值。例：圖為理想權(quán)重值下單位小時(shí)的需求量及壓力變化趨勢(shì)

（2）方案分析。優(yōu)點(diǎn)：壓力波動(dòng)小、邏輯程序簡(jiǎn)單，使用范圍較?。蝗秉c(diǎn)：流量波動(dòng)較大、數(shù)據(jù)傳輸量大、日指定量難以控制，難以控制驟升驟降過(guò)程。

3.技術(shù)方案3（綜合法優(yōu)化）

（1）方案說(shuō)明

數(shù)據(jù)分析。經(jīng)分析，采用恒壓供氣得到7天用戶實(shí)際用氣量曲線。數(shù)據(jù)反映下游用戶用氣的規(guī)律性。提前輸入PLC作為調(diào)節(jié)依據(jù)，且該標(biāo)準(zhǔn)曲線應(yīng)在偏差大的時(shí)候進(jìn)行更新，在沒(méi)有設(shè)置智能存儲(chǔ)和分析歷史數(shù)據(jù)的設(shè)備之前更新仍然是手動(dòng)操作；處理瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)，計(jì)算瞬時(shí)流量平均值，得到平均流量曲線下的日指定分輸量；據(jù)平均流量曲線，計(jì)算流量設(shè)定值；流量設(shè)定值與平均流量曲線進(jìn)行比對(duì)。

結(jié)果：流量設(shè)定曲線滿足流量需求曲線的變化

權(quán)重設(shè)定。1）階段劃分：階段劃分一天的分輸量，得到流量曲線某種階段性變化趨勢(shì)，階段分輸量總和。2）階段權(quán)重計(jì)算：即13個(gè)分輸階段占總分輸量的權(quán)重系數(shù)為K1-K13。1表示為第