輸氣站場調壓機柜內設備故障研究與應用

張兵強　趙連成　劉愉　黃云　舒海麗

【摘 要】調壓撬作為輸氣站場重要的撬裝設備，負責向下游用戶調節壓力與流量。隨著生產過程自動化的提高，川氣東送輸氣站場針對現場調壓設備設置了調壓機柜，調壓機柜內的自動控制系統能實現遠程及自動控制調壓撬設備運行，并實時采集現場參數，同時能夠與站場緊急停車系統實現聯鎖保護。因此在日常生產運行中保證調壓機柜內設備正常運行非常有必要，本文從川氣東送輸氣站場的調壓機柜內的設備在生產運行中存在的故障問題入手，探求問題出現原因，提出合理應對措施，提高設備運行完好率。

【關鍵詞】輸氣站場；調壓機柜；設備；問題；措施

0 引言

分輸站場壓力控制系統通常由兩部分組成，一部分是由現場的設備及儀表，另一部分是控制室的PID控制器[1]。川氣東送輸氣站場機柜室設置的調壓機柜采用羅克韋爾公司ControlLogix調壓控制系統，自動化程度高、設備結構復雜。調壓機柜內的設備運行狀態直接影響現場調壓撬設備的安全運行，對下游用戶的供氣需求有重大影響。因此對調壓機柜內的設備開展研究分析，降低設備的故障率，對安全生產運行具有重要意義。

1 調壓控制系統設備現狀

輸氣站場壓力控制系統現場設備是由安全切斷閥（SSV）、監控調壓閥（PCV）、工作調壓閥（PV）按照從上游至下游的順序串連一起，安全切斷閥、監控調壓閥、工作調壓閥應為相互獨立的設備。正常情況下，安全切斷閥和監控調壓閥處于全開位置，由工作調壓閥對下游壓力進行控制。當工作調壓閥出現故障，無法控制下游壓力時，監控調壓閥開始工作，以維持下游壓力的安全范圍。若監控調壓閥也出現故障，不能控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源[2]。

2 運行中存在的問題

2.1 管路自動邏輯切換設置問題

壓力控制系統遠程控制時通常有兩種模式：一種是手動模式；另一種是自動模式。手動模式運行時是通過在上位機手動設定閥位的方式來實現生產控制要求；自動模式運行時是程序通過判斷當前的壓力、流量與設定的壓力、流量進行比較控制PV閥的開度以實現控制功能。與手動模式運行相比，調壓系統自動模式運行能根據運行參數進行PID運算，避免頻繁的人為手動輸入閥位值，減少出錯幾率以及工作量，同時自動模式運行還具備管路事故關斷報警后的管路邏輯切換功能。在自動模式運行時，當在用支路工作調壓閥出現事故關斷時，系統檢測到信號時經過120秒延時，備用支路自動啟用開啟工作調壓閥，實現管路邏輯切換功能。在管路邏輯切換時，備用支路工作調壓閥開啟，但備用支路的的進口電動球閥并未開啟，因此導致備用調壓支路氣路未導通。

2.2 安全切斷閥（SSV）電磁閥供電電源監控問題

安全切斷閥作為調壓撬重要組成部件之一，對安全生產運行起到至關重要的作用，能在站場遇到緊急情況下，接收到觸發站場緊急關斷信號時，執行安全切斷操作[3]。目前調壓撬SSV安全切斷閥電磁閥正常運行狀態下為不帶電常關狀態，當觸發ESD或上位機發出切斷命令時調壓機柜內繼電器動作給現場電磁閥供電使電磁閥開啟，從而使安全切斷閥（SSV）切斷。因此在正常狀態下調壓機柜內控制現場電磁閥動作的繼電器上端220V供電需常帶電狀態。當機柜內控制電磁閥供電的電源空開故障、保險燒壞、連接線路端子松動都會造成繼電器上端220V供電斷路，即使接收到執行ESD或上位機發出的切斷命令信號時，繼電器動作，但由于電磁閥220V動力電處于斷路狀態，現場電磁閥也不能開啟切斷安全切斷閥，因此存在較大安全隱患。

2.3 同級負載供電問題

川氣東送自控及通信機柜內設計之初的供電方式為UPS單回路供電，其中機柜中的24V電源、風扇及照明系統電源均來自站場UPS供電輸出，屬于同級負載。采取此類設置在后續的生產運行中存在的缺陷就是機柜中的風扇或照明燈管屬于易老化損壞部件，一旦出現老化燒毀，引起供電回路電流瞬間增大，極易導致機柜內的空開越級跳閘現象，從而導致總空開跳閘[4]。川氣東送某輸氣站場在日常運行中出現過風扇因電磁線圈老化，線圈內部短路，引起回路電流瞬間增大，ESD機柜總空開跳閘，ESD機柜掉電觸發ESD關斷。調壓機柜設計之初同樣存在此類同級負載問題，一旦出現機柜掉電問題嚴重影響下游用戶平穩供氣。

3 問題處理措施

3.1 邏輯程序優化設置

通過專業自控人員對程序修改設置，將調壓撬進口電動球閥添加設置到邏輯程序當中，實現當在用調壓支路事故關斷后，達到延時時間后首先開啟備用之路進口電動球閥，再開啟備用之路工作調壓閥。需要注意的是在對程序進行優化修改設置時，現場設備須做好安全防范措施，同時程序修改完畢后進行管路邏輯切換測試。通過對調壓程序進行優化設置滿足了實際生產需要。

3.2 設置電源監控點

報警系統的作用在于及時提醒操作人員密切注視生產中的運行參數，以便采取措施預防事故的發生，是保證安全生產的重要措施[5]。調壓機柜內控制電磁閥供電狀況是從電源空開經保險到繼電器上端進線處為正常帶電狀態，當繼電器接收到信號時動作導通電磁閥220V供電電路，電磁閥帶電開啟，因此選擇在機柜內繼電器上端進線正常帶電處設置電源監控點，確保當機柜內控制電磁閥供電的電源空開故障、保險燒壞、連接線路端子松動造成供電斷路時產生報警信號使值班人員在第一時間發現問題。

3.3 供電改造優化調整

川氣東送針對機柜內單回路供電問題實施供電改造優化調整，將自控、通信一級關鍵負荷采用雙電源、雙回路UPS供電模式，解決可靠供電問題。同時實現為機柜內風扇及照明等輔助設備單獨提供1路非UPS電源供電。通過對自控及通信機柜供電優化改造，將風扇、照明電源與關鍵負荷電源進行分開設置，互不影響，避免了運行中風扇和照明等易損部件非關鍵負荷電源因故障造成機柜內電源整體失電，提高了設備運行完好率。

4 結論

鑒于以上對川氣東送輸氣站場調壓機柜內設備運行中存在的問題研究分析，為提高調壓設備運行完好率，保證安全生產運行，消除安全隱患提供相應參考依據。為做好機柜內設備在生產中安全平穩運行，保證下游用戶供氣平穩除了上述開展的分析研究，還應在日常生產運行中注意以下幾點：（1）巡檢作業人員做好機柜設備巡檢工作，重點關注設備的相關指示燈顯示是否正常，有無報警；（2）隨著經濟發展及用氣結構變化，下游用戶的用氣量不斷增長；傳統的PID控制在下游供氣結構發生變化后PID參數應根據實際生產需要進行重新設置及優化[6]；（3）由于現場調壓設備及機柜內設備自動化程度相對復雜，專業人員日常應做好操作人員設備培訓工作，通過培訓提高自身技能。

【參考文獻】

[1]王書惠.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統技術研究[J].石油規劃設計，2012，23（1）：23-26.

[2]丁昱.燃氣調壓撬的設計與應用[J].工業技術，2012（18）：128.

[3]李緒勇.天然氣長輸管道壓力調節系統配置探討[J].儀器儀表用戶.2014，27（1）：82-84.

[4]廖珈博，曹志柱，郭渠江.川氣東送管道站場ESD系統誤觸發原因及對策[J].油氣儲運，2014，33（6）：680-684.

[5]潘永湘，楊延西，趙躍.過程控制與自動化儀表[M].2版.北京：機械工業出版社.2007（5）：01-05.

[6]雷鴻.天然氣長輸管道調壓系統控制方案優化[J].油氣儲運，2014，33（12）：1343-1346.

[責任編輯：朱麗娜]