天然氣長輸管道分輸壓力控制系統配置分析

摘要：天然氣輸氣管道工程中，壓力控制是關鍵的技術之一，調壓系統除了正確配置壓力控制設備之外，還要保證當調壓設備出現故障時，下游管道不超壓，并能進行安全切斷。在天然氣分輸站中，加強調壓控制是確保安全供氣和有效調節的重要舉措。本文主要以天然氣管道分輸壓力控制系統為例，介紹了并分析天然氣長輸管道分輸壓力控制方案及長輸管道分輸壓力控制設備的配置，為保障天然氣長輸管道輸氣安全打下基礎。

關鍵詞：天然氣;長輸管道;分輸壓力控制系統;配置

近幾年以來，天然氣輸氣管道項目發展迅速，從西氣東輸橫貫東西的國家級的輸氣大動脈到浙江、陜西、山東等各省內的輸氣支線等已建成投產投入運行。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。

1.??? 天然氣長輸管道分輸壓力控制方案

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。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，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? 調壓方案的確定

為了不斷提升天然氣分輸站的計量調壓設計的科學性，運行人員必須根據天然氣分輸站的實際情況來設計出科學合理的調壓方案，因為天然氣分輸站計量工作的安全性和精確性都離不開調壓和超壓保護裝置，因此運行人員應該高度重視調壓方案的作用。現階段我國天然氣管道的調壓流程方案主要包括單臺工作調節閥、單臺工作調壓閥+串聯一個監控調壓閥、單臺工作調節閥+串聯一個安全切斷閥、工作監控調壓閥+安全切斷閥、工作調節閥+監控調壓閥+安全切斷閥五種形式，每種調壓流程方案都獨具特點，因此在不同的天然氣分輸站中應該充分考慮當地的實際情況，從而選擇最佳的調壓方案，以確保調壓工作的質量和效率水平。

單臺工作調節閥方案具有操作流程簡單方便以及量程較小的優點，但是這種調壓方案的安全性無法得到有效地保障，而且需要運行人員根據實際情況隨時進行調整，因此增加了整個調壓操作的工作強度。單臺工作調壓閥+串聯一個監控調壓閥方案流程操作簡單方便，并且這種調壓方案的安全性水平較高，因此適用的范圍也較為廣泛。單臺工作調節閥+串聯一個安全切斷閥和工作監控調壓閥+安全切斷閥調壓方案的設計則主要采用了較為科學先進的安全切斷閥設置，因此可以極大保障整個天然氣工程運行過程中的安全性，工作調節閥+監控調壓閥+安全切斷閥方案最為科學合理，其采用的三級控制模式能夠極大地提高整個天然氣工程運行的安全水平，在對天然氣工程安全性水平要求較高的情況中，可以選擇這種調壓方式。

1.3? 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設備的配置

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? 流量調節閥設置

目前，在整個天然氣分輸站的下游用戶迅速增多，且不同用戶的用氣規模差異較大，這就導致了流量不穩定的問題。施工企業必須根據現實情況設置科學合理的流量調節閥，從而保證整個天然氣流量供應的穩定性，進而充分滿足用戶的實際需求，在天然氣分輸站設置科學的流量調節閥還能夠提高計量設備的精確度，這樣有助于保證天然氣供應企業的經濟效益。

設置流量調節閥能夠改善整個天然氣供氣系統的穩定性和可靠性，并且還可以保證天然氣分輸站計量設備更加精確的計量流量，通過流量調節閥能夠根據實際情況的需要進行流量大小的調節。一方面當流量出現了超量程的情況時，操作人員可以將流量調節閥保持最佳的開度，以滿足實際工況的需要，進而避免出現流量超量程的問題，這對整個天然氣工程的正常運行也起到了巨大的保護作用;另一方面則是在小流量階段，操作人員可以根據需要適當的減小流量調節閥的開度，從而可以保證調壓閥的靈敏度，避免調節閥前的流量出現瞬時過量的情況。運行人員應采取有效措施以確保流量調節閥設置的科學性。

2.3? 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。

2.4? 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。

2.5? 調壓控制器

調壓系統的控制可以由專用的調壓控制器實現，也可以是集成在站控系統內部，由站控系統實現。現階段，多數項目的調壓系統配套了調壓控制器，此做法雖然可由調壓橇廠家對整個調壓系統負責，減少了業主協調的工作量，減少開車時的麻煩，但同時也增加了投資并增加了中間環節和故障點。若了解清楚各閥門的設定點及主、備回路的切換原理后，調壓系統的控制功能完全可以由站控系統實現。

3.??? 結語

在長輸天然氣管道中，分輸站起著承上啟下的重要作用，承擔著為下游用戶提供安全可靠的天然氣的重要作用。其壓力控制系統的方案設計、設備的配置，不僅要滿足相關標準規范的要求，而且要對分輸站輸氣工藝、壓力等級、下游用戶情況等進行綜合分析，進而選擇最優的配置方案，以滿足下游用戶的需求，保障輸氣管道在安全平穩的狀態下連續、高效地運行。

參考文獻：

[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（1）：23-26.

作者簡介：

陳美璇（1993—），女，助理工程師，從事天然氣管道輸氣技術工作。