對天然氣長輸管道分輸壓力控制系統的探析

樊軍康 張鑫

摘 要：隨著我國發展速度的加快，天然氣逐漸成為我國使用最廣泛的資源，合理運用這一資源可以有效降低不可再生資源使用率，基于這一 原因，天然氣得到廣大人民群眾的關注。文章主要分析討論分輸壓力控制系統，希望可以降低天然氣在管道內部運輸時的危險系數，解決社會資源短缺問題，提高天然氣使用的安全可靠性，全面保障用戶生命安全。

關鍵詞：天然氣;長輸管道;分輸壓力;控制系統;探析

隨著能源消耗量的加大，全球可用能源數量越來越少，故此我們應當提高對可再生能源的研究力度，在確保人們生活質量的同時解決不可再生資源。天然氣的出現完全符合這一發展理念，其在人類生產生活中發揮極其重要的作用，且應用范圍較廣。壓力控制技術是提高天然氣長輸管道安全性與可靠性的重要手段，可以在使用過程中及時控壓、切斷作業。由此可以看出，研究天然氣長輸管道分輸壓力控制系統的重要性。

1.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統設計與結構

1.1天然氣長輸管道分輸壓力控制系統設計

管理調控管道壓力以及流量、確保下游用戶可以持續平穩使用天然氣是分輸壓力控制系統在天然氣長輸管道中的主要作用。其不僅可以保障天然氣分輸與相應設施的安全，也能優化系統設計與技術配置結構，在滿足壓力控制系統供氣指標的同時也能分析管道設施類型以及氣源條件，為挑選系統配置方案提供便利，確保下游管道壓力控制與輸氣工作的安全可靠性，滿足下游用戶的用氣需求。

安全系統、壓力調節系統以及預防監控系統是系統控制設計工作中缺一不可的內容。安全系統是設計工作的重中之重，若該系統發生問題，便會給下游管道造成巨大壓力。故此在擬定設計方案時，應將安全切斷閥融合至設計方案中，以此應對系統超壓問題;該系統的調壓功能主要依賴于調壓系統，下游階段的天然氣分輸壓力與站場位置的匹配度是設計調節閥時應注意的要點;預防監控系統在整個系統中，主要起預防作用[1]。

1.2天然氣長輸管道分輸壓力控制系統結構

現場調壓設備以及PID控制器是分輸壓力控制系統的主要內容。在系統運行過程中，可以將PID控制器視為專用控制器，除此之外，還可以將其放置在集成站控制系統中，以此達成控壓為主、限流為輔的運行目的。在調控壓力值時，若正常設備出現問題，就會影響下游用戶接收天然氣壓力的安全性與穩定性，同時還會誘發超壓事故，故此，在設置調壓設備時，應著重分析分輸壓力控制系統的囊括范圍。“SSV+SSV+PV”（即安全切斷閥+安全切斷閥+工作調節閥）以及“SSV+PCV+PV”（即安全切斷閥+監控調壓閥+工作調節閥）是我國石油天然氣長輸管道分輸調壓設備主要采用的兩種形式[2]，這兩種方式均符合國內外標準范圍條款規定。

2.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統的選擇配置

2.1工作調節閥

調壓閥是控制系統中不可缺少的調壓設備，它既能接受控制器的指令，又能有效地控制下游壓力和流量[3]。

調節閥種類較多，可根據實際情況選擇不同結構的控制閥。就眼下我國情況來講，天然氣長輸管道分輸站場主要采用軸流控制閥。調節閥的泄漏等級應高于ANSI/FCI-70-2標準Ⅳ級要求。在條件較差的情況下，閥門一米處的噪音分貝應嚴格把控在85以下。當控制閥與工況匹配時，其開度運行在5%-85%之間。

氣動執行機構適用于空氣氣源工藝站場;電動執行機構（帶電控單元氣動執行機構）適用于無空氣氣源工藝站場。站在自動控制的角度來看，吸納變量的空間以及PID回路響應時間是PID回路控制過程中不可缺少的重要元素。在設計管道工程方案時，工作人員無法獲知下游接氣門站相關信息，基于此，在工程運行階段就會出現調節閥與接氣站相互影響問題。

2.2監控調節閥

壓力調節既能監控設備的壓力，又能保證系統的安全運行[4]。當壓力設備出現問題時，與之相關的監控調節閥會自動開始運行。

借助監控調節閥，可以確保下游天然氣管道使用的平穩性，提高供氣安全指數，避免因供氣停止對人們生活生產造成影響。若調節閥工作壓力調節數值小于設定值，則能自動開啟壓力控制裝置，實時監測管道壓力值。所以，在選擇調節閥時還可以選擇電磁閥自力式監控調節，借助電磁閥提高系統運行的安全性。將監控指揮其融合至系統中可有效提升工作效率，但該種方式也存在不足之處，例如，其在運行時會消耗少量管道氣體。一般情況下，傳統的工作調節閥設置的壓力值不會高于監控調節閥的壓力值。

2.3安全切斷閥與PID控制

下游壓力溢出時，可以通過安全切斷閥及時斷開天然氣運行管路，降低管道不良事故發生概率。該項技術也是系統中不可缺少的安全設備。其與監控調節閥都使用天然氣動力氣源。安全切斷閥與工作調節閥相隔較遠，不會出現相互干擾影響情況。安全切斷閥在自行關閉后需要借助人為力量操作，方能重新復位開啟。安全切斷閥在不同分輸壓力控制系統調節設施配置中有不同的設置方式。

在“SSV+PCV+PV”模式下，安全切斷閥的設定值應大于工作調節閥與監控調節閥的數值，確保其長期處于開啟狀態，若工作調節閥、監控調節閥無法正常工作，致使下游管道壓力超標時，安全切斷閥便會自動切斷管路，確保管道與場站的安全。在另一模式下，應保證雙安全切斷閥數值的相同性，提高工作調節閥的對應數值[5]。當調節閥出現故障時，可以借助雙安全切斷閥切斷氣路，提高下游管道安全系數。

PID壓力控制系統是我國常見的壓控方式，隨著我國科技水平的提升，該種方式的運用率也越來越高。在運輸天然氣時，應合理把控天然氣的流量及壓力，避免因流量超標引起的設備損壞問題，全面提高其數據安全可靠性，降低安全隱患發生概率。

2.4電動執行機構 帶電控氣動執行機構以及氣動執行機構

電動執行機構通過電子正反向轉動執行傳輸器發出的控制指令，執行時過度依賴于電機速度，而轉速過慢則使旋轉導向跟蹤變慢，在設計時應確保有足夠的儲氣空間，應依“下游管儲氣能力>天然氣管道最大輸氣量1/25”的要求進行位置調配，保證下游分輸管道壓力不受影響[6]。

電控單元氣動執行機構主要應用于氣源缺乏的站場，現有天然氣是作動器的主要氣源，因此，它的跟蹤速度不會太慢，而且對下游管道的儲氣性能要求不高。選取位置時，可依「下游管道儲存能力>天然氣長輸管道1/200」的原則，合理控制輸送壓力。氣動執行機構主要作用于有氣源的站場，所用氣源為凈化空氣。其特征要求以及標準與電控單元氣動執行機構相同。

結語：綜上所述，只有在運輸過程中提高對運輸管道壓力的管控力度，確保其長期處在可靠的范圍內，才能確保其安全性。在管控過程中，管理人員應嚴格把控下游流量以及壓力，只有這樣，才能提高天然氣運輸的安全性與高效性，規避隱患事故發生。

參考文獻：

[1]徐勇俊，方忠.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統技術研究[J].當代化工研究，2021（08）：42-43.

[2]吳國祥.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析[J].化工管理，2019（35）：171-172.

[3]丁長瑞，單超.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析[J].當代化工研究，2018（06）：86-88.

[4]唐啟桓，羅皓，白龍.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析[J].化工管理，2017（33）：215.

[5]任福建.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析[J].化工管理，2017（21）：193.

[6]鬲麗華.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統技術研究[J].石化技術，2016，23（11）：3+6.