煤氣輸配管網減壓系統的關鍵環節

韓 鵬

（山西藍焰煤層氣集團有限責任公司， 山西 晉城 048000）

1 天然氣典型處理系統減壓站

如果天然氣上游來氣的壓力可以滿足用戶需要的壓力時，系統一般會選取減壓站。根據設備功能的差異將減壓站內部組成分為各個不同的功能模塊。根據模塊的功能可分為調壓模塊、粗分離模塊、經過濾模塊、計量模塊、切斷模塊、加熱模塊、放散裝置和控制系統等[1]。

2 各模塊相關配置

2.1 緊急入口切斷功能模塊

緊急入口切斷功能模塊配置包括緊急性切斷閥及絕緣式接頭，緊急性切斷閥一般由氣動和氣液的聯動機構以及被驅動球閥構成。如果場站出現天然氣大量泄漏或是火災等其他危害時，可以將氣源快迅切斷，確保系統及其之后設備的安全。故此，工藝標準要求緊急入口切斷閥一定要保證具備快速斷切功能；當執行的機構完成復位后切斷閥處于安全狀態。緊急入口切斷裝置實物圖如圖1 所示。

圖1 緊急入口切斷裝置

為達到以上標準，一般采取單作用機構執行，而且復位的形式采用的是氣開及彈簧關，氣動機構的控制是由驅動力較強的彈簧來完成切斷閥緊急切斷；在執行機構沒有氣源的控制時，實現快速切斷氣源的是被彈簧驅動的球閥。緊急斷切閥關閉的時間是根據球閥所具有的口徑來確定，要求一般不超過5～8 s，特殊時不能超過3 s，甚至是1 s。切斷緊急閥在具備以上基礎后，還需具備可靠又合理的回路控制。正常情況下，要確保執行的機構能夠運轉正常且始終保持開啟的狀態，一般選用具有兩個電磁閥解決裝置辦法[2-3]。

該模塊配置了絕緣式接頭，可以實現減壓站和輸氣通道之間電氣的絕緣作用，用來避免減壓站所屬的各模塊和設備接地以及上游相關聯的輸氣通道接地之間出現的短路。

2.2 計量相關模塊

計量設備模塊大都安裝于粗分離設備模塊后面，以便進行上游燃氣的貿易校對及結算。流量計通常采取渦輪及超聲波測量計，流量測量計精度不能低于0.5 級。計量設備模塊的主路配置流量計，其旁路安裝隔離式球閥。這是應用比較廣泛的一種配置，在流量計的標定階段燃氣經由旁路，對后續燃氣需求加以保障。流量計如圖2 所示。

圖2 流量計

一般在系統減壓站上游都安裝供氣用戶的計量型設備，燃氣系統減壓站內設置的計量流量計基本是用于對比或核對上游燃氣結算，因此選擇一般性配置就能達到計量基本要求；特殊情況下，如果是流量計出現故障或進行日常維護時，需要與上游貿易燃氣結算對比及校對，把常規旁路配置也更改成同主路相同的配置，構成雙路計量[4]。

2.3 過濾相關模塊

過濾設備模塊最普遍配置為：一備一用式兩段過濾器兩臺，也有使用一備兩用三臺型式配置，以及所有過濾器的前后連接管道安裝隔斷式球閥，如下頁圖3 所示。

圖3 過濾裝置

過濾器的作用分為兩個階段，第一階段為分離段，用來分離部分粉塵顆粒和液氣；第二段為過濾段，使用過濾器去除剩余的粉塵顆粒和液氣。過濾段結構基本上選取凝聚式，基本原理為當燃氣透過凝聚式過濾芯排出時，在濾芯的表面液氣不斷積累變大形成小液滴，在自身重力的作用下滑落至積液區，然后排出；燃氣經由濾芯后通過設備出口排出。在經由兩段過濾分離之后，將已清潔的燃氣輸送給后續設備。

2.4 調壓裝置

調壓裝置中，控制壓力裝置配置可分為母管配置和單元配置兩種，這兩種的區別在于調壓備用支路的分配：母管配置為多套設備配有一個或者多個備用支路調壓，而單元配置為每個設備配有一備一用支路調壓，圖4 為調壓裝置。

圖4 調壓裝置

不論哪一種配置在支路調壓都配置有出口球閥隔斷閥、工作過程調壓器、監控過程調壓器、切斷安全閥、進口球閥隔斷閥。為了使設備能夠適應天然氣流量、壓力快速反應的需要，通常調壓器選擇為自力的方式。為使操作人員能夠實時了解支路調壓狀態，將每條支路調壓的切斷安全閥位置信號傳送于系統控制中。另外驅動調壓器的氣路工作情況與環境溫度關系密切，因此，須在管路中加裝伴熱、保溫、預熱裝置。

2.5 燃氣檢測泄漏

在管道和設備有可能出現燃氣泄漏地區，必須設計、安裝監測燃氣濃度探頭，可以實時監測燃氣站各個部位是否存在泄漏燃氣的安全問題。

3 系統的控制

每座燃氣減壓裝置都設計有相對獨立的系統控制，安裝于安全區內控制室里。系統控制裝置應用了集中控制與監測并行方式，程序控制器PLC 實現控制、檢測、通信工作，系統控制能夠達到對減壓站實現自動化控制的功能，操作人員在控制室里就能實現對燃氣減壓各工藝運程的監測、控制，其中包括有設備開啟、設備停止控制，開關閥門的操作，顯示設備開啟、停止工作狀態，顯示閥門開啟、關閉的狀態，遠程控制切換與重要參數、工藝的顯示、監控，實現設備保護性的連鎖。

系統控制中配有模擬輸出/輸入模塊、數字輸出/輸入模塊、通信模塊、PLC 可編程序控制器等，設計IO 點數預留量為20%，擴展槽預留15%，可方便今后功能擴展。

所有現場信號連接于防爆箱，將信號經防爆措施后傳送于控制室里，監控信息經過PLC 送入DCS，由DCS 實現監控。信號控制由線和DCS 進行連接，從而保證減壓站能夠可靠、安全的運行。

4 結語

減壓裝置是燃氣輸送、處理系統中的重要部分，燃氣減壓必須達到最佳工藝配置，一定要確保控制的可靠安全，只有這樣才能較好地發揮系統功能，滿足系統工藝的需要。