天然氣長輸管道燃壓機組控制技術分析

王江宏

摘 要 當前我國對天然氣的需求不斷增加，天然氣長輸管道的建設正處于新的發展高峰。為了確保天然氣長輸管道的輸送安全及輸送效率，企業應該對常采用的以燃氣輪機為動力的“燃驅”增壓方式的機械設備重視起來，并對其控制技術進行分析研究。

關鍵詞 天然氣;長輸管道;燃壓機組;控制技術;分析

引言

隨著“一帶一路”的加快實施，我國與沿線國家的合作不斷加強，中俄天然氣管道東線、中亞D線等重點項目的推進加快，天然氣長輸壓縮機組的國產化迫在眉睫。常被喻為天然氣管道輸送的“心臟”，屬于世界前沿的高精尖技術和設備，關鍵技術被國外壟斷，長此以往，不利于我國燃氣輪機動力產業及相關產業的健康、快速發展[1]。因此，開展燃氣機輪機械機組的控制研究就能推動科研發展，對長距離天然氣輸送以及社會發展都有積極的推動意義。

1燃氣機輪機械控制體系的發展情況

在現代社會發展中，燃氣機輪機械設備對多個領域的生產制造、控制管理都有重大影響，尤其是在為各種大型機械設備功能方面都有著寶貴的作用。并且自動20世紀30年代由瑞士一家公司創造出了燃氣機輪機械設備之后，在其后的發展中這種設備被不斷發展、完善，逐漸在動力以及穩定性方面有了發展。這種設備在現代的發展中又結合了電子信息技術，讓燃氣機輪機械設備的性能得到了全面的強化。我國在開展長距離天然氣運輸的時候，燃氣機輪機械設備是不可缺少關鍵設備，但目前我國在這種設備的制造方面還存在一些不足之處，尤其是一些關鍵技術還需要依靠于外國，導致過去較多的燃氣機輪機械設備都是在國外采購回來的。這種情況對目前我國的長管道天然氣傳輸體系的建設會帶來不利影響，因此我國目前正在大力開展燃氣機輪機械方面的研發，保證長管道天然氣輸送管理有較高質量。

2燃氣機輪機械控制體系概述

在燃氣機輪機械長時間的發展中，這一機械設備的運行原理、功能結構、設計細節都得到了完善，和過去的燃氣機輪機械系統相比，現代燃氣機輪機械設備在其硬件系統構成方面、硬件系統搭配方面、設備控制系統性能方面、設備軟件控制靈敏度、對于火災警報的控制預警等方面都有大幅度的優化，使燃氣機輪機械更符合現代社會的各方面需要。通常燃氣機輪機械的構成會包括機械壓氣機設備、機械燃燒室部分、高壓渦輪設備、機械低壓渦輪設備以及動力渦輪設備等幾個組成部分，這些組成部分在實際的系統運行當中都發揮了不可取代的作用。我國天然氣管道的距離較長，并且天然氣輸送量也比較巨大，這些因素在無形當中提升了對于燃氣機輪機械設備的要求，為了保證燃氣機輪機械設備能在系統正常運行的階段中獲得良好質量，需要設計人員能掌握這部件的設計要點以及運行時候對這些設備的需要，只有這樣才能最終保證整體體系的運行質量。

3燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統存在的技術難點

燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統的技術難點是在分析燃氣輪機及其輔機的結構以及工作原理、特性、監測要求，確定控制內容。由于燃氣輪機輔機系統的控制工藝流程異常復雜，而且相關的關聯控制特別多，一個信號動作可能引發的連鎖反應多并且對硬件及現場儀表、閥門的精度和反應速度要求極高。燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統對火災探測器的設置、聯動觸發信號、手動控制方式、控制顯示及信號狀態、消防控制器計時誤差要求、對信息記錄數量以及斷電后保持時間均有特別明確的要求。該燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統設計遵照燃氣輪機控制系統相關控制規范進行。

燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統與常規汽輪機驅動或者電動機驅動壓縮機組控制系統有很大的差異。燃氣輪機輔機控制系統應該滿足燃氣輪機控制的通用要求。燃氣輪機輔機控制系統技術應嚴格遵守安全標準。對于燃氣輪機起動、停機時，對燃機進行相應的技術維護，同時及時消除運行中以及技術維護中發現的故障。在發現有機械缺陷（穿孔、斷裂、變形）時，控制系統要求能根據相應的提示幫助進行分析。檢查缺陷區域內的設計元件、部件、管路和系統電線束，并確認其狀態是否良好。排除重大缺陷。控制系統調試時，使用相關現行技術文件規定的帶標號的工具、設備、機械化工具、測量工裝來完成調試工作[3]。

4燃氣輪機驅動壓縮機組控制系統解決方案

4.1 硬件搭建構成

燃氣輪機驅動壓縮機組輔機控制系統的構成，機組控制系統通常由PLC下位機、HMI上位機組成，共同完成監視、控制，能夠實現壓縮機組控制。專用于工業控制，其硬件結構主要由電源、中央處理單元、存儲器、輸入輸出接口電路以及功能模塊等組成。能夠實現燃氣輪機驅動壓縮機組安全控制。根據實際情況和要求，本系統采用的是基于冗余容錯PLC可編程邏輯控制器的燃壓機組控制系統。同時，注意長輸天然氣管道燃氣輪機控制系統的硬件配置同時要滿足長輸天然氣場站其他設備控制系統硬件配置要求，不能低于其他設備統一配置要求。

4.2 硬件網絡結構

網絡通信在控制器和IO卡件之間，可以單網，雙網和三冗余網絡。廠級數據高速公路PDH是一個對外界開放的網絡系統，它將HMI服務器與操作員站、打印機、歷史數據站及其他控制系統聯網，注意長輸天然氣管道燃氣輪機控制系統的網絡連接允許共享一條傳輸線的多個站點隨機訪問傳輸線路。

5結束語

總之，目前，天然氣運輸的主要途徑就是運用天然氣管道來予以實施，為了提升天然氣運輸的質量與水平，要強化壓縮機運用的控制力度。壓縮機集中表現在高效率、損失小、排氣均勻以及結構緊湊之上，目前在天然氣高速發展的形勢之下，天然氣長輸管道壓縮機的技術也在逐步更新之中，且逐步走向高壓、高速、大流量的道路，且已經發展成為天然管道輸送階段之中的主要設備，由此可見，本文的研究也就顯得十分的有意義。

參考文獻

[1] 張婉悅.天然氣長輸管道燃壓機組控制技術探究[J].通用機械，2016，（7）：33-36.

[2] 劉彥兵.天然氣長輸管道燃壓機組控制技術探究[J].中國科技投資，2017，（28）：245.

[3] 徐鐵軍.燃氣輪機在我國天然氣管道行業的應用現狀[J].燃氣輪機技術，2012，25（1）：12-16..