無人值守天然氣站電氣設備的可靠性分析

余 文

（廣東省天然氣管網有限公司，廣東 廣州 510000）

1 無人值守天然氣站電氣設備的發展現狀

當前無人值守天然其設備終端發展迅速，并已經形成體系化和智能化，并逐漸向模塊化和通用性邁進。產品需求的逐漸發展促使中國天然氣設備無人值守終端設備在自動化應用的快速通道上。隨著天然氣作為工業能源的重要來源地位凸顯，各行各業也都加大力度和投入探索天然氣智能化和自動化的應用，于此同時國家為了發展工業和達到民用能源升級在天然氣站的投入上也越來越多。相關產業的發展，使天然氣無人值守自動化程度加深但也更加復雜，與此同時也面臨著許多制約因素。一旦發生無人值守天然氣設備的故障必將導致大面積的氣體爆炸事故，給企業生產和人員安全帶來重大災難。基于以上考慮，必須加強在無人值守天然氣設備終端可靠性的研究，保障安全性又可享受天然氣這種優質能源的便利性。

2 提高無人值守天然氣站電氣設備的可靠性

天然氣站無人值守電氣設備發展迅速，同時應用領域也不斷拓寬，功能性越來越豐富，同時對環境的適應性要求也越來越高。天然氣相關電氣設備通過不斷演化，相關系統所服務的對象也越來越廣泛，在這種良性促進下，天然氣站無人值守設備功能變得逐漸強大。無人值守設備不僅應用在天然氣使用端，在天然氣運輸管道工業也發揮著重要的作用，由于國家能源戰略的布局安排，許多天然氣管道被布置在西部隔壁環境，在這種惡劣環境下更加需要無人值守電氣管理，這也更加凸顯出電氣自動化設備可靠性的重要性。例如，在天然氣無人值守電氣設備中一個重要裝置壓力變送器，他在自然過程中每一步操作都將壓力填充在設備中，而多次的使用與工作必須要求壓力變送器具備很高的可靠性，能承受不同惡劣天氣和復雜環境因素。設備的可靠性是保證全天候使用的重要因素，因此在維護的設計上也要做到簡單方便，不會導致設備長時間宕機。在國際上，設備可靠性具有專業的定義，是指在特定環境條件下和特定時間段內執行特定功能的能力，而只要是設備就具有不確定發生宕機的可能性，這種隨機性在數學上通常用“概率”來表達。

3 影響無人值守天然氣站電氣設備可靠性的因素

3.1 環境條件因素

環境條件的概念是一個大范疇，他不僅僅表達設備周圍情況，同時還包含設備運行的狀態、產生的電氣、電磁、生物和化學環境等。外部環境條件收到自然因素和地理因素的影響，當外部條件惡劣時，會導致設備在長期運行中發生器件之間的磨損，外部架構的磨損氧化，當元件進一步惡化后將使量的積累達成質的飛躍，更將影響設備運行穩定性，傳感器靈敏度和儀器儀表準確性。因此為了提高設備在工作過程中的可靠性，環境因素是繞不開的話題，必須要有專業的監督部門對設備工作環境各項指標進行監督，同時配套定期檢查制度，主要針對環境中濕度和溫度等指標進行監控，從而對環境條件完成把控。由于設備電氣化程度較高，因此除了上述外界環境因素外，還特別容易收到內部不同組建工作中產生電磁干擾的影響，這部分因素影響的降低一方面要通過設計層面完成，另一方面通過設置抗干擾裝置和自檢測機制來完成，通過不同手段抑制電磁干擾來提高設備工作的可靠性。

3.2 動態因素

電氣自動化設備在工作過程中是一個動態的過程，他通常會消耗電能、水能和空氣能來完成相應工作，這個過程中會產生一定的能量轉化，其中不僅有物理能量的轉化也有化學能量的轉化。在轉化的過程中往往產生新的因素，這些動態因素同樣存在不穩定性，影響設備工作的可靠性。一方面，動態因素中有電能和流體源，在天然氣站無人值守工作過程中勢必消耗電能，同時使流體源與空氣中的灰塵、二氧化碳等其他物質混合，在這些物質通過采集進入天然氣通道時，會對我們內部器件和過濾裝置造成一定磨損，在嚴重情況下甚至會造成設備宕機。另一方面，在天然氣開采運輸過程中，水蒸氣無處不在，當數量達到一定濃度后經常容易在輸送管道中結冰，給傳輸造成堵塞，同時也給管路的重量結構造成影響，都會產生不穩定因素。最后，天然氣的開采同時也伴有硫化物氣體的產生，當硫化物遇到水時往往產生具有腐蝕性的液體和氣體對設備造成腐蝕傷害。

3.3 機械作業因素

無人值守天然氣站在工作過程中需要讓設備進行一定的大幅度操作完成開采、灌注等動作，這就少不了需要一定機械操作，而器械部分有復雜的控制系統和機械部件有機組成，工作機制非常精密，為了保證機械部分工作有序高可靠性，就需要機械部分每個零件都保持良好的工作狀態。不僅如此，機械作業因素還體現在對天然氣站周邊進行施工時產生的噪音、粉塵等，這些對電氣設備運行都會產生一定影響，給傳感器和儀表帶來不利因素，因此這部分因素也要進行考慮，并通過管理手段堅決杜絕。

3.4 電子干擾因素

大規模電氣設備在工作過程中，很難避免產生一定電磁波和電氣等電磁干擾，這二者在環境中也會給設備造成一定干擾，這導致設備工作的各種指標發生變化。而在天然氣無人值守設備中，控制和通信系統都將產生較強的電磁環境，如不做好電磁隔離會給設備工作中將造成一定影響。為此必須做好抗電磁干擾工作，比如建立電磁傳感報警器，一旦產生難以抑制的電磁環境，系統立刻錯處響應。舉個技術例子，PLC技術在開關環節的應用就有效完成了對系統的控制，提高了系統的可靠性。

3.5 人為因素

雖然天然氣已經向無人值守化發展，但是在檢修還是關鍵步驟操作上，還是需要工作人員定期干預，但是由于不同運營公司雇傭人員素質水平差異較大，操作人員對專業的理解和認知水平不同，當發生一些特殊情況是，工作人員作出的判斷和反映不盡相同，一點出現錯誤操作很容易造成電氣自動化設備損害，這也是影響系統可靠性的關鍵因素。

4 提高中國天然氣站電氣自動化設備可靠性的合理建議

4.1 提高電氣設備部件的質量

設備部件的質量好壞和一致性嚴重影響整體自動化設備可靠性。因此設備在總裝前需要負責審查零部件工作人員做好登記和統計，根據質量標準做好審查。在設備組裝前要對零部件合理放置，避免零部件存放混合。在采購零部件時注意把握產品材質的一致性，盡量選擇同一生產線或同一企業產品；在設備組裝完成投入使用后，設備維護人員要定時保養和更換易損零件，最大限度的降低設備維護成本，與此同時通過設備電氣系統設置安裝實時監控設施，完成對設備各個組建的監控和記錄，通過數據的形式完成存儲。

4.2 改善電氣設備的周圍環境，防止機械設備的電磁干擾

由于受到天然氣易燃易爆特性的影響，對無人值守天然氣站電氣自動化設備周邊環境需要嚴格管控，一方面監測周邊氣候、溫度、明火等情況，另一方面監控設備運轉情況。當設備周邊環境不適合電氣自動化設備投入工作時，檢測系統傳感器要向設備中央監督部門發出告警，設備中央監督工作人員根據告警情況作出分析研判并匯報有關部門采取必要措施。為了加強監控系統可靠性，監控要執行備份方案。當設備在工作時，由于自身原因產生故障應及時通過傳感器向設備中央監督部門發出警報，同樣有工作人員作出快速反應，派出當地維修組進行搶修。同時設備工作中注意電磁干擾防護，一方面通過設置保護裝置，另一方面做好相關干擾的檢測。

4.3 加強對工程操作人員的專業培訓

我國電氣自動化水平不斷提高，這得益于眾多科技行業應用能力提升，在技術升級的同時將對人員專業技術提出更高的要求。而無人值守天然氣電氣自動化設備技術要求非常高，而對應的從業操作人員專業水平則不均其整體水平較低，因此在供需兩端存在較為突出的矛盾。為了解決這個矛盾，消除因操作人員素養不足產生的安全隱患，行業必須加強對這部分人員隊伍的專業培訓，同時要加大設備維護和修理方面的經驗交流，形成行業共識。在人員入口端要提高文化門檻，提升待遇，吸引更高層次人員到崗工作。

4.4 對施工過程進行合理科學的管理

除了設備上需要提高可靠性以外，在無人值守天然氣站的建立施工中也要嚴格把關。在整體建立施工過程中建立科學管理規范，從而保證天然氣站在多方面指標的制約下可以到達較高的工藝水平，這樣可以讓無人無人值守天然氣站有一個穩定的工程環境，有助于其完成持續可靠的工作。在這個過程中，將成熟的自動化技術引進施工中，不僅可以大大縮短工期還可以達到規定標準，這也再一次印證技術的引用可以大大促進行業的發展。

5 結束語

為了使無人值守天然氣站電氣設備在實際應用中可以連續可靠運轉，需要不斷檢測和排除影響可靠性的因素，在這個層面上就要求技術人員對設備進行定期維護和測試運行，做好必要的維護和保養，通過設備自我檢測機制和技術人員嚴格的質量把控，不斷提高電氣自動化設備的工作可靠性。