自動化技術在天然氣管道輸送過程中的應用

傅宣豪，羅云懷，周志昊(國家管網集團川氣東送天然氣管道有限公司，湖北 武漢 430001)

0 引言

天然氣是我國當前主要使用的能源之一，在很大程度上促進了社會發展、加速了城市化進程，在工業領域、日常生活中均被廣泛使用。與其他傳統能源相比，天然氣應用范圍更廣，也更加符合可持續發展觀念。自天然氣開采至天然氣使用需要進行管道運輸，將其自開采地輸送至全國各地以滿足區域發展需求，工程量大，且其中需要綜合運用多項技術及設備[1]。科學技術的發展使得自動化技術在天然氣管道運輸中得到了大范圍使用，但是其中仍存在技術水平不高、人員能力不足、設備更新不及時等問題，需要各方綜合考慮問題發生原因并予以積極解決，提升天然氣管道輸送自動化技術，促使天然氣運輸業向智能化、現代化、系統化方向發展，在提升行業經濟效益的同時獲得更大社會效益。

1 天然氣管道輸送技術發展現狀

1.1 天然氣管道分類

1.1.1 集氣管道

集氣管道是連接集氣站和氣田井口的最關鍵部分，也是天然氣管道運輸的核心和基礎，其主要目的就是統一收集開采的天然氣并進行整理。需要注意的是，氣井在未經特殊處理前有較高壓力，因此在進行開采天然氣過程中需要對集氣管道的壓力承受值以及管道半徑予以合理控制，可承受壓力值需在9.8 MPa 以上，管道半徑需在25～75 mm 之間。

1.1.2 輸氣管道

輸氣管道是將處理后的氣體自開采地輸送至配氣中心、儲氣倉庫的主體，也是整個天然氣輸送過程中的主體，具有管道半徑大、相關工作復雜程度高等特點。與集氣管道相同，輸氣管道同樣對壓力承受值有所要求，中俄天然氣管道是當前我國最大輸氣管道，其半徑、壓力承受值分別為1 422 mm、12 MPa，于2019 年投產。

1.1.3 配氣管道

配氣管道的最主要作用就是自調壓中心將天然氣輸送至支線用戶端，因此具有分支多、半徑較小、布網稠密等特點，這就決定了其壓力承受值相較于集氣管道、輸氣管道更低，因此必須重視天然氣輸送安全的保障。當前，我國以《城鎮燃氣設計規范》為天然氣輸送的主要執行標準。

1.2 技術發展現狀

1.2.1 國外技術現狀

發達國家對天然氣輸送自動化技術的研究起步較早，其技術水平也更為先進，現已步入了發展新紀元。互聯網信息技術的發展使得多項現代化技術迅猛發展，天然氣輸送自動化技術融入的技術愈發廣泛和多元，也為天然氣輸送提供了強力技術支撐[2]。天然氣輸送自動化技術在輸送環節有不可替代的作用，重視自動化技術的發展和完善將在很大程度上提升天然氣運輸效率及利用率，增強輸送安全性，極大推動天然氣開采業、運輸業的發展創新。自動化技術有效連接了氣田、輸氣及集氣管網、用戶，不僅提升了運輸工作的系統性，且為天然氣管道施工提供了更加及時、完整、準確的數據，提升了施工的安全性和靈活性。

1.2.2 我國技術應用現狀

與發達國家相比我國自動化技術起步較晚，但是經過發展已經逐步趕上國際發展腳步，西氣東輸作為我國最大、最典型的天然氣管道建設工程已向世人展示了我國自動化技術的迅猛發展[3]。另外，我國將衛星遙感技術、數字化管理技術充分融入至自動化技術發展過程中，技術能力和水平有了明顯提升，自動化技術正朝著科學性、完整性方向發展。但是，我國幅員遼闊、氣候及地理環境多樣、資源分布不均、區域經濟發展不平衡以及人口眾多等都為天然氣運輸業的發展提高了難度。而天然氣作為清潔能源已成為國家發展的主要依托能源之一，對其需求量劇增，在此背景下若想實現自動化技術的全面提升還需要各方積極配合，主動探索發展戰略，穩步前行，為經濟社會發展提供能源支撐。

2 提升天然氣管道輸送過程中自動化技術水平的策略

2.1 優化輸送管道

天然氣管道運輸質量提升的最關鍵一步在于硬件的優化，輸送管道的優化是天然氣高質量、高效率運輸的前提條件。相關工作者必須充分重視輸送管道優化工作，如天然氣運輸管道內側添加涂層以提高管道運輸天然氣的體積及安全性等[4]。另外還需要合理優化天然氣管道分布，其中科學設計干線是關鍵工作內容，保證運輸效率。目前而言歐洲是天然氣管道運輸自動化水平最高的地區，其管道密度相對而言也更高，不僅有效滿足了國內天然氣運輸需求，還通過海底管道的鋪設連接國際其他地區，提高了天然氣行業發展質量。對此，我國要重視對硬件設備的優化，重視運輸干線設計及架設工作上的優化，更快更好提升自動化技術水平。

2.2 綜合運用現代化技術

天然氣運輸自動化技術水平的提升主要依托兩項現代技術的融入：一是 GIS、衛星遙感技術；二是計算機仿真技術。GIS、衛星遙感技術的使用可以有效提升自動化管道管理水平，通過采集系統的健全有效傳輸和管理天然氣運輸相關數據，創新數據采集方式。同時通過GPS、GIS 等技術額使用構建完善、系統、集中的數字化管理體系，不僅能夠做到節約成本、提升管理效率，還能實現計量精確度的提高和管理流程的優化[5]。模擬仿真技術則是以現代化信息技術為依托，通過數據模擬、實時數據傳導等實現天然氣公司的直觀化技術管理，有效提高管道的自動管理效率，促進天然氣運輸業高質量發展。

2.3 加大軟件系統開發力度

除輸送管道等硬件設備的優化更新外，相關政府部門及企業還要將網絡通訊系統、警報系統、手動治理系統、遠程監控系統等軟件系統的開發和完善作為重點工作內容，構建系統化管理網絡，實現天然氣運輸的自動化管理[6]。軟件系統開發和運輸安全性息息相關，因此必須充分予以重視，不僅需要實現高質量人才的引入和專業研發能力的提高，還要將我國實際發展需求納入考量，提升系統開發的可行性。

2.4 增加經濟投入

天然氣管道輸送的各個環節都離不開大量資金的支持，因此經濟的充足、合理投入是提升天然氣管道輸送過程中自動化技術水平的關鍵一步，能夠為設備的更新、系統的維護和修整提供必要支持，以此保證軟硬件的開發和更新[7]。另外，充足的資金投入也能夠為專業人才引入提供支撐，提高職業吸引力，進一步提升人員準入門檻，吸引高新技術人才進入該行業。

2.5 充分吸取發達國家發展經驗

與發達國家相比，我國天然氣管道輸送發展起步較晚，因此在自動化技術水平上仍存在不足，發達國家相對而言技術更為先進，且在實踐經驗方面也更加豐富[8]。因此，我國在進行天然氣運輸業發展時要注重國際市場的開拓，加大與發達國家的交流力度，在尊重我國發展實際的基礎上充分吸收發達國家發展經驗、引入國外先進系統軟件。同時進行發展創新，不斷提升自身技術能力，全面提高運輸過程中的自動化技術水平。

3 結語

我國天然氣運輸自動化技術已經得到了一定程度的發展，逐步與國際接軌，部分技術甚至已經達到國際先進水平。但是不可否認的是，我國地理環境、資源分布、專業化團隊建設等仍是給自動化技術發展帶來了難度。相關部門及企業必須充分認識到自動化技術阻力以及解決措施，通過多種途徑提升自動化技術水平，提升天然氣行業的經濟效益及社會效益。