唐啟桓 羅皓 白龍(中國(guó)石油西南油氣田分公司國(guó)際合作事業(yè)部，四川成都610000)

天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)分析

唐啟桓 羅皓 白龍(中國(guó)石油西南油氣田分公司國(guó)際合作事業(yè)部，四川成都610000)

天然氣是一種應(yīng)用非常普遍的可再生能源，與人們生產(chǎn)生活聯(lián)系緊密。天然氣長(zhǎng)輸管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化直接關(guān)系到天然氣運(yùn)輸安全與穩(wěn)定，由此，本文主要以天然氣管道分輸壓力控制系統(tǒng)為例，介紹并分析該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)，并從系統(tǒng)調(diào)壓設(shè)施選擇與配置上進(jìn)行綜合探究，以切實(shí)保障天然氣長(zhǎng)輸管道供氣安全。

天然氣；長(zhǎng)輸管道；分輸壓力控制系統(tǒng)；配置

當(dāng)前，我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，壓力控制技術(shù)成為保障天然氣長(zhǎng)輸管道安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，能夠?yàn)楣艿揽刂铺峁┻m當(dāng)?shù)膲毫?，?duì)故障調(diào)壓設(shè)施作出緊急處理，比如，空壓切斷作業(yè)等，從而保障輸氣安全。下面從調(diào)壓控制設(shè)施的設(shè)計(jì)方法、配置技術(shù)等幾方面綜合分析。

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

1.1 分輸壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

天然氣長(zhǎng)輸管道中，具有承擔(dān)管控下游管道壓力與流量、為下游用戶(hù)提供安全平穩(wěn)氣源任務(wù)的是就是分輸壓力控制系統(tǒng)。由此可見(jiàn)，分輸壓力控制系統(tǒng)在保障天然氣運(yùn)輸安全上發(fā)揮了重要作用。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，不僅需要滿足供氣標(biāo)準(zhǔn)與控制系統(tǒng)相關(guān)要求，還要綜合分析氣源條件與設(shè)施類(lèi)型，進(jìn)而擬定出最優(yōu)、最科學(xué)的配制方案，使下游天然氣用戶(hù)安全、及時(shí)用氣的需求滿足。

從安全角度、壓力調(diào)節(jié)與預(yù)防監(jiān)控角度設(shè)計(jì)分輸壓力控制系統(tǒng)，其中，最為重要的是安全系統(tǒng)，一切以減少安全隱患為前提。需要設(shè)計(jì)并使用安全切斷閥，以更好的解決超壓?jiǎn)栴}；為了更好的實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)閥是系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備，在設(shè)計(jì)上需要綜合考慮下游天然氣分輸壓力與站場(chǎng)位置，確保設(shè)計(jì)安全合理，滿足下游分輸壓力需求與位置標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 分輸壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

PID控制器與系統(tǒng)調(diào)壓設(shè)施是分輸壓力控制系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)組成。PID是一種專(zhuān)業(yè)控制器，能夠?qū)艿缐毫M(jìn)行控制，對(duì)流量進(jìn)行限制，對(duì)控制指令進(jìn)行傳輸。選用配置需要合理才能使調(diào)壓設(shè)施的功用發(fā)揮到最大，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓設(shè)施設(shè)計(jì)配置能夠有效對(duì)下游管道壓力與流量進(jìn)行管控，及時(shí)排除故障，減少超壓帶來(lái)的安全隱患。當(dāng)前，分輸壓力控制系統(tǒng)調(diào)壓設(shè)施的配置方式主要有安全切斷閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+工作調(diào)節(jié)閥以及安全切斷閥+安全切斷閥+工作調(diào)節(jié)閥兩種。后者將兩臺(tái)安全切斷閥串聯(lián)設(shè)置，每一個(gè)回路不需要設(shè)置監(jiān)控調(diào)節(jié)閥。

2 天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的配置選擇

2.1 工作調(diào)節(jié)閥

應(yīng)用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工作調(diào)節(jié)閥的一個(gè)特點(diǎn)，在有空氣氣源的分輸站場(chǎng)中應(yīng)用，而電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)則主要應(yīng)用在缺少空氣氣源的分輸站場(chǎng)中。為了將分輸壓力控制系統(tǒng)的自控能力提升，需要為PID控制器留有足夠的響應(yīng)時(shí)間，但是因?yàn)殚L(zhǎng)輸管道有著較大的跨度，難以對(duì)下游用戶(hù)接氣站具體位置進(jìn)行預(yù)估，且不能將下游接氣站與分輸站場(chǎng)間的準(zhǔn)確距離計(jì)算出來(lái)，非常容易因兩者距離遠(yuǎn)，使干擾增多，出現(xiàn)壓力控制穩(wěn)定性降低的問(wèn)題。

2.2 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

通過(guò)電子正反轉(zhuǎn)動(dòng)作用運(yùn)行工作調(diào)節(jié)閥，也是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理，能夠控制器傳輸?shù)目刂浦噶顖?zhí)行，依靠電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)向，致使在執(zhí)行流程中有著較差的跟蹤速度，由此，需要多配置儲(chǔ)氣空間，這樣才能滿足下游長(zhǎng)輸管道儲(chǔ)氣需求。為了使下游分輸管道各段壓力控制減少干擾，下游管道儲(chǔ)氣能力需高出天然氣長(zhǎng)輸管道最大分輸能力的1/25，作為經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 帶電控單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

針對(duì)空氣氣源不足的站場(chǎng)使用的調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是帶電控單元?dú)鈩?dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，管道中已經(jīng)存在的天然氣是執(zhí)行氣源，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在有著較快的跟蹤速度，下游管道儲(chǔ)氣需求量低，為此，采用的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：下游管道儲(chǔ)氣能力高出天然氣長(zhǎng)輸管道最大分輸能力的1/200。

2.4 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

帶有空氣氣源的站場(chǎng)可以使用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，凈化以后的純凈空氣看而已當(dāng)做氣源。跟蹤速度快是裝置的一個(gè)顯著特點(diǎn)，對(duì)下游管道儲(chǔ)氣要求相對(duì)較低，與帶電控制單元有著相同的經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 監(jiān)控調(diào)壓閥

分輸壓力控制系統(tǒng)中最為重要的安全設(shè)施就是監(jiān)控調(diào)壓閥，其作用是在工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障問(wèn)題時(shí)，與工作調(diào)壓閥串聯(lián)的監(jiān)控調(diào)壓閥自動(dòng)投入應(yīng)用，從而替代調(diào)壓閥發(fā)揮調(diào)壓作用，可以始終維持分輸壓力控制系統(tǒng)功能，確保下游管道壓力管控始終保持穩(wěn)定，使輸氣更加通暢。此外，監(jiān)控調(diào)壓閥的動(dòng)力氣源可以為管道中的天然氣，通過(guò)自力式調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)管控與監(jiān)視，從而將整個(gè)分輸壓系統(tǒng)安全性與穩(wěn)定性提高。

2.6 安全切斷閥

分輸壓力控制系統(tǒng)中，安全切斷閥也是一種常見(jiàn)的安全設(shè)施，在下游壓力超出設(shè)計(jì)限度時(shí)，可以使用安全切斷閥，將整個(gè)天然氣管路切斷，從而維持下游輸氣管道的安全與穩(wěn)定。氣源為管道天然氣，與監(jiān)控閥動(dòng)力氣源一致。工作調(diào)壓閥與安全切斷閥裝置兩者是獨(dú)立運(yùn)行的，是為了減少兩者間干擾。需要維護(hù)人員手動(dòng)操作才能在安全切斷閥自動(dòng)關(guān)閉后復(fù)位開(kāi)啟，安全切斷閥依據(jù)分輸壓力不同，采取不同的調(diào)壓配置方法。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)組成以及系統(tǒng)配置選擇等內(nèi)容進(jìn)行了全面分析，表現(xiàn)了加強(qiáng)對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的研究，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，能夠切實(shí)保障下游管道供氣安全與穩(wěn)定，滿足人們的生產(chǎn)生活需求。

[1]王書(shū)惠.天然氣長(zhǎng)輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2012,23(01):23-26+51.