天然氣調壓系統熱備及其在輸氣場站工藝控制過程的應用

王佑濤，汪 銳，尚 華，晁 操

(湖北省天然氣發展有限公司，武漢430000)

0 前言

湖北省天然氣發展有限公司石首分輸站于2015年1 月正式投產運行，石首分輸站工藝區分為：“進站過濾撬塊區”“換熱撬塊區”“一級調壓撬塊區”“大工業用戶撬塊區”“石首城撬塊區”“石首CNG 撬塊區”“湖南省天然氣分輸撬塊區”，工藝設置皆為“一用一備一預留”。

進站天然氣經過濾支路、換熱支路、一級調壓支路、二級調壓后，將天然氣輸送給大工業用戶。

石首分輸站大工業用戶該公司以生產鍍膜玻璃和玻璃深加工為主，生產過程中不能停止天然氣的供應，窯爐在保溫時段亦不能長時段地停止天然氣的供應。期間如果發生天然氣供應中斷，將導致玻璃廠生產工藝中斷，最終可能導致生產窯爐報廢，將會造成玻璃廠較大的經濟損失。

通過對天然氣場站調壓系統的熱備工藝優化設置，實現以設置工藝參數實現天然氣場站供氣過程自動化，可大大提高供氣過程中的穩定性和安全性。

1 大工業用戶調壓系統熱備工藝

1.1 大工業用戶調壓工藝流程

石首分輸站進站3.5 ～5.5 MPa 的天然氣，經一級調壓支路調壓至1.0 ～1.6 MPa，二級調壓支路調壓至0.2 ～0.3 MPa，最終分輸至大工業用戶，一級調壓支路和二級調壓支路均采用一用一備流程。

1.2 大工業用戶一、二級調壓撬塊設備的型號

一級調壓撬塊中監控調壓器REFLUX 819 具有“失效時關閉”的特性；工作調壓器REFLUX 819/FO具有“失效時打開”的特性。大工業用戶二級調壓撬塊中監控調壓器REVAL 182 具有“失效時關閉”的特性。

1.3 大工業用戶供氣風險分析

(1)未進行調壓系統熱備份優化前，一級調壓撬塊A、B 路采用“一用一備”，“冷備”運行。當工作調壓閥(以下簡稱PV)出現失效時，由于PV 具備“失效時打開”的特性，PV 的閥口會全開，此時一級調壓撬塊的出口壓力會升高，待升高至監控調壓閥(以下簡稱 PCV)的壓力設定值時，PCV 接替 PV 工作［1］。但當PCV 出現失效時，PCV 具備“失效時關閉” 的特性，PCV 閥口會關閉，若發現故障不及時，將導致大工業用戶出現停止供氣的情況。

(2)未進行調壓系統熱備份優化前，大工業用戶撬塊A、B 支路采用“一用一備”，“冷備”運行。通過流量調節閥調節至適當開度對大工業用戶供氣。若在用路的PCV 失效時，PCV 會關閉，將導致大工業用戶出現停止供氣的情況?；蛘叽蠊I用戶撬塊出口壓力上升至安全切斷閥(以下簡稱SSV) 的設定值時，SSV 切斷關閉，若發現故障不及時，將導致大工業用戶出現停止供氣的情況。

(3)以上兩種情況，若場站人員發現不及時或操作不及時，都將會給大工業用戶造成天然氣供應不及時的危險，影響大工業用戶的生產安全。

1.4 大工業用戶優化后調壓工藝流程

基于大工業用戶天然氣供應存在的問題及風險分析，從安全生產、保障用戶利益的角度出發，對石首分輸站一級調壓撬塊、大工業用戶調壓撬塊調壓參數進行重新優化。通過更改一級調壓及大工業用戶調壓系統設備的參數及工藝控制過程的變化，實現一級調壓撬塊及大工業用戶撬塊調壓A、B 路熱備。

表1 一級調壓及大工業用戶調壓參數優化前后對比表

“熱備”自動切換的基本原理：以一級調壓撬塊為例，首先將一級調壓撬塊A 路SSV 的切斷壓力設定為1.45 MPa 略低于B 路SSV 的設定值1.53 MPa，一級調壓撬塊A 路的PV 壓力設定值為1.30 MPa 略高于B 路PV 的設定值1.10 MPa ，此時，由于一調撬塊A 路PV 設定值略大于B 路PV 設定值，此時A 路單獨運行。若下游用戶用氣量持續增加時，后端的壓力值將逐漸減小，當減小到B 路PV 設定壓力值1.10 MPa 時，B 路 PV 將自動投入使用，此時，A、B 兩調壓支路同時運行［2］。

當A 路PV 出現故障情況時，閥門將“失效全開”，A 路PV 全開從而導致出口壓力值迅速增大，此時，A 路 PCV 接替 PV 進行調壓，但當 PCV 也出現故障時，A 路SSV 進行“切斷保護”，停止A 路的正常運行。此時，由于 B 路 SSV 的設定壓力 1.53 MPa 略高于A 路SSV 的設定壓力1.45 MPa，B 路不會被切斷。由于A 路被切斷保護，B 路還沒有投入運行，隨著下游繼續用氣B 路后端壓力將逐漸減小，當減小到B路PV 設定壓力值1.10 MPa 時，B 路自動對下游端供氣。這一自動調節過程在短時間內完成，反應時間的長短與下游用戶之間管存和單位用氣量相關?，F場值班人員利用B 路供氣給予的寶貴時間將A 路設備維修好，使A、B 調壓兩路繼續保持“熱備”狀態進行供氣［3］。

2 石首分輸站實行調壓系統熱備份工藝控制現狀

對石首分輸站大工業用戶調壓工藝優化為調熱備工藝后，在原有設備的基礎上通過修改工藝參數實現工藝控制自動化，提高了供氣的可靠性。對一級調壓撬塊和大工業用戶撬塊調壓系統A、B 路實行“熱備”控制工藝運行，正常情況下一路運行，另一路處于熱備狀態，一旦在用路出現故障，備用路自動啟用，確保對下游大工業用戶供氣的持續性和可靠性。

3 結束語

實踐證明，天然氣輸氣場站傳統的調壓支路“冷備”供氣運行方式，對一些不能停輸的大工業用戶越來越不適用，而采用優化的調壓支路“熱備”運行，可大大提高供氣過程的穩定可靠性，可確保調壓支路的自動“無縫”對接，保障大工業用戶的用氣可靠性?？傊烊粴庹{壓系統“熱備”工藝以設置工藝參數實現天然氣場站供氣過程自動化，能有效確保天然氣場站的安全生產和供氣可靠性。