天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析

唐啟桓 羅皓 白龍(中國石油西南油氣田分公司國際合作事業部，四川成都610000)

天然氣長輸管道分輸壓力控制系統分析

唐啟桓 羅皓 白龍(中國石油西南油氣田分公司國際合作事業部，四川成都610000)

天然氣是一種應用非常普遍的可再生能源，與人們生產生活聯系緊密。天然氣長輸管道系統的設計與優化直接關系到天然氣運輸安全與穩定，由此，本文主要以天然氣管道分輸壓力控制系統為例，介紹并分析該系統的設計與結構，并從系統調壓設施選擇與配置上進行綜合探究，以切實保障天然氣長輸管道供氣安全。

天然氣；長輸管道；分輸壓力控制系統；配置

當前，我國天然氣長輸管道建設規模不斷擴大，壓力控制技術成為保障天然氣長輸管道安全運行的基礎，能夠為管道控制提供適當的壓力，對故障調壓設施作出緊急處理，比如，空壓切斷作業等，從而保障輸氣安全。下面從調壓控制設施的設計方法、配置技術等幾方面綜合分析。

1 天然氣長輸管道分輸壓力控制系統設計及系統結構

1.1 分輸壓力控制系統設計

天然氣長輸管道中，具有承擔管控下游管道壓力與流量、為下游用戶提供安全平穩氣源任務的是就是分輸壓力控制系統。由此可見，分輸壓力控制系統在保障天然氣運輸安全上發揮了重要作用。在系統設計上，不僅需要滿足供氣標準與控制系統相關要求，還要綜合分析氣源條件與設施類型，進而擬定出最優、最科學的配制方案，使下游天然氣用戶安全、及時用氣的需求滿足。

從安全角度、壓力調節與預防監控角度設計分輸壓力控制系統，其中，最為重要的是安全系統，一切以減少安全隱患為前提。需要設計并使用安全切斷閥，以更好的解決超壓問題；為了更好的實現壓力調節，設計壓力調節系統，調節閥是系統中關鍵設備，在設計上需要綜合考慮下游天然氣分輸壓力與站場位置，確保設計安全合理，滿足下游分輸壓力需求與位置標準。

1.2 分輸壓力控制系統的結構

PID控制器與系統調壓設施是分輸壓力控制系統的重要結構組成。PID是一種專業控制器，能夠對管道壓力進行控制，對流量進行限制，對控制指令進行傳輸。選用配置需要合理才能使調壓設施的功用發揮到最大，現場調壓設施設計配置能夠有效對下游管道壓力與流量進行管控，及時排除故障，減少超壓帶來的安全隱患。當前，分輸壓力控制系統調壓設施的配置方式主要有安全切斷閥+監控調壓閥+工作調節閥以及安全切斷閥+安全切斷閥+工作調節閥兩種。后者將兩臺安全切斷閥串聯設置，每一個回路不需要設置監控調節閥。

2 天然氣長輸管道分輸壓力控制系統的配置選擇

2.1 工作調節閥

應用氣動執行機構是工作調節閥的一個特點，在有空氣氣源的分輸站場中應用，而電動執行機構則主要應用在缺少空氣氣源的分輸站場中。為了將分輸壓力控制系統的自控能力提升，需要為PID控制器留有足夠的響應時間，但是因為長輸管道有著較大的跨度，難以對下游用戶接氣站具體位置進行預估，且不能將下游接氣站與分輸站場間的準確距離計算出來，非常容易因兩者距離遠，使干擾增多，出現壓力控制穩定性降低的問題。

2.2 電動執行機構

通過電子正反轉動作用運行工作調節閥，也是電動執行機構的原理，能夠控制器傳輸的控制指令執行，依靠電機轉動導向，致使在執行流程中有著較差的跟蹤速度，由此，需要多配置儲氣空間，這樣才能滿足下游長輸管道儲氣需求。為了使下游分輸管道各段壓力控制減少干擾，下游管道儲氣能力需高出天然氣長輸管道最大分輸能力的1/25，作為經驗標準。

2.3 帶電控單元氣動執行機構

針對空氣氣源不足的站場使用的調節執行機構就是帶電控單元氣動執行機構，管道中已經存在的天然氣是執行氣源，其優勢體現在有著較快的跟蹤速度，下游管道儲氣需求量低，為此，采用的經驗標準為：下游管道儲氣能力高出天然氣長輸管道最大分輸能力的1/200。

2.4 氣動執行機構

帶有空氣氣源的站場可以使用氣動執行機構，凈化以后的純凈空氣看而已當做氣源。跟蹤速度快是裝置的一個顯著特點，對下游管道儲氣要求相對較低，與帶電控制單元有著相同的經驗標準。

2.5 監控調壓閥

分輸壓力控制系統中最為重要的安全設施就是監控調壓閥，其作用是在工作調壓閥出現故障問題時，與工作調壓閥串聯的監控調壓閥自動投入應用，從而替代調壓閥發揮調壓作用，可以始終維持分輸壓力控制系統功能，確保下游管道壓力管控始終保持穩定，使輸氣更加通暢。此外，監控調壓閥的動力氣源可以為管道中的天然氣，通過自力式調壓器實現管控與監視，從而將整個分輸壓系統安全性與穩定性提高。

2.6 安全切斷閥

分輸壓力控制系統中，安全切斷閥也是一種常見的安全設施，在下游壓力超出設計限度時，可以使用安全切斷閥，將整個天然氣管路切斷，從而維持下游輸氣管道的安全與穩定。氣源為管道天然氣，與監控閥動力氣源一致。工作調壓閥與安全切斷閥裝置兩者是獨立運行的，是為了減少兩者間干擾。需要維護人員手動操作才能在安全切斷閥自動關閉后復位開啟，安全切斷閥依據分輸壓力不同，采取不同的調壓配置方法。

3 結語

本文主要對天然氣長輸管道分輸壓力系統的設計標準、結構組成以及系統配置選擇等內容進行了全面分析，表現了加強對天然氣長輸管道分輸壓力控制系統的研究，通過優化設計系統結構與功能，能夠切實保障下游管道供氣安全與穩定，滿足人們的生產生活需求。

[1]王書惠.天然氣長輸管道分輸壓力控制系統技術研究[J].石油規劃設計,2012,23(01):23-26+51.