輸氣站場(chǎng)無人化自動(dòng)分輸技術(shù)在西氣東輸工程的實(shí)現(xiàn)

陳正 謝鵬飛 李星輝 李鴻鵬 孫勇泉

摘要：西氣東輸工程輸氣站場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)用過程中會(huì)受到人員干預(yù)的因素造成天然氣運(yùn)輸超載，不穩(wěn)定的分輸工程、天然氣分輸中斷以及天然氣劑量不準(zhǔn)確等問題。利用SCADA系統(tǒng)程序，能夠有效監(jiān)控天然氣瞬時(shí)流量以及電動(dòng)球閥位置監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)輸氣站場(chǎng)無人化自動(dòng)分輸運(yùn)行，然而在利用無人化自動(dòng)分輸技術(shù)過程中，可能會(huì)存在一些不足，因此需要提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，可以有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分輸技術(shù)的正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸氣站場(chǎng);自動(dòng)分輸;西氣東輸

隨著我國(guó)大力推進(jìn)清潔能源的發(fā)展站略，使天然氣行業(yè)得到了飛速的發(fā)展，天然氣管網(wǎng)的建設(shè)日漸龐大，天然氣管道的輸氣量也在不斷增加。西氣東輸工程是我國(guó)重要的能源命脈，西氣東輸工程的輸氣效率能夠影響我國(guó)整個(gè)天然氣行業(yè)的能源效益。西氣東輸工程自投建以來，其輸氣模式一直在不斷改善，但是一直沒有實(shí)現(xiàn)無人化控制目標(biāo)。科技水平的不斷提高以及信息化水平的不斷完善，SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效提升無人化自動(dòng)分輸技術(shù)的控制水平，優(yōu)化人力資源配置，有效提高天然氣行業(yè)的管理水平和生產(chǎn)效率。

1無人化自動(dòng)分輸系統(tǒng)

1.1分輸系統(tǒng)

西氣東輸工程的分輸系統(tǒng)主要包括手動(dòng)調(diào)節(jié)和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種模式。手動(dòng)調(diào)節(jié)是依靠輸氣站操作人員直接對(duì)所設(shè)定的模式進(jìn)行調(diào)節(jié)。自動(dòng)調(diào)節(jié)主要分為流量調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)。在進(jìn)行流量調(diào)節(jié)的過程中，工作人員需要設(shè)定流量固定值。PLC系統(tǒng)通過流量計(jì)所測(cè)得的瞬時(shí)流量與流量固定值進(jìn)行對(duì)比，從而控制調(diào)節(jié)閥，使瞬時(shí)流量與設(shè)定值相符。進(jìn)行壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，工作人員設(shè)置閥后壓力值，PLC系統(tǒng)通過閥后壓力變送器所收集到的壓力與壓力設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，從而控制調(diào)節(jié)閥，使閥后壓力值與設(shè)定值相符。目前，西氣東輸工程利用自動(dòng)調(diào)節(jié)模式可以實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)分輸。

1.2智能分輸

在使用無人化自動(dòng)分輸系統(tǒng)過程中，設(shè)定梯級(jí)開閥完畢后，可以將定時(shí)啟輸切換為智能分輸。智能分輸所使用的方法為自適應(yīng)廣義預(yù)測(cè)控制法，該方法對(duì)工藝參數(shù)的變化有著較好的適應(yīng)性，可以有效避免調(diào)節(jié)閥的頻繁開啟、相應(yīng)滯后等問題。

1.3狀態(tài)監(jiān)控

（1）低流量分輸監(jiān)控

由于用戶每天所使用的用氣量不均衡，因此會(huì)存在波峰和波谷兩種現(xiàn)象。通常情況下，用戶的用氣量波峰值不會(huì)超過流量計(jì)的最高值，但是用戶的用氣量波谷值會(huì)低于流量計(jì)的最低值。在進(jìn)行天然氣分輸過程中，如果長(zhǎng)時(shí)間低于流量計(jì)的最低值，將會(huì)影響流量計(jì)的計(jì)量問題。為了能夠解決的問題，PLC系統(tǒng)中設(shè)置了低流量狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，在智能分輸階段，如果瞬時(shí)流量在兩分鐘內(nèi)持續(xù)低于流量計(jì)的最低值，那么PLC系統(tǒng)將對(duì)用戶執(zhí)行停輸控制。

當(dāng)波谷低流量停輸完成以后，PLC系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)監(jiān)測(cè)用戶出口壓力，如果分輸用戶的出口壓力在10分鐘內(nèi)低于工藝所允許的出口壓力時(shí)，PLC系統(tǒng)系統(tǒng)會(huì)再次執(zhí)行智能分輸，從而保證分輸參數(shù)的穩(wěn)定性。

（2）計(jì)量橇狀態(tài)監(jiān)控

當(dāng)PLC系統(tǒng)對(duì)計(jì)量橇進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，如果監(jiān)測(cè)到計(jì)量橇出現(xiàn)電動(dòng)閥事故或流量計(jì)死機(jī)的情況，并且在確保備用路計(jì)量橇狀態(tài)正常時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入計(jì)量橇故障切換模式，自動(dòng)開啟備用路計(jì)量橇，在備用路計(jì)量橇成功開啟以后會(huì)自動(dòng)關(guān)停故障路計(jì)量橇，從而實(shí)現(xiàn)分輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

（3）調(diào)壓橇狀態(tài)監(jiān)控

當(dāng)PLC系統(tǒng)對(duì)調(diào)壓橇進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控過程中，如果監(jiān)測(cè)到調(diào)壓橇出現(xiàn)電動(dòng)閥事故或工作閥故障的情況，并且在確保備用路調(diào)壓橇狀態(tài)正常時(shí)，PLC系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入調(diào)壓橇故障切換模式，自動(dòng)開啟備用路調(diào)壓橇，在備用路調(diào)壓橇成功開啟以后會(huì)自動(dòng)關(guān)停故障路調(diào)壓橇，從而實(shí)現(xiàn)分輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

1.4到量停輸

無人化自動(dòng)分輸技術(shù)采用到量停輸系統(tǒng)來完成停止分屬。該設(shè)計(jì)模塊在PLC系統(tǒng)中需要設(shè)置兩個(gè)參數(shù)分別為：已輸百分比和停輸百分比。已輸百分比是當(dāng)日輸氣量與指定輸氣量的計(jì)算結(jié)果;停輸百分比在操作員工站上進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)已輸百分比大于等于停輸百分比時(shí)，無人化自動(dòng)分輸技術(shù)將智能分出階段轉(zhuǎn)換為到量停輸階段。

用戶實(shí)行到量停輸?shù)膱?zhí)行順序包括以下幾個(gè)方面：

（1）工作調(diào)節(jié)閥切換為手動(dòng)控制狀態(tài)

（2）當(dāng)工作閥切換成功以后，工作調(diào)節(jié)閥的閥位置會(huì)自動(dòng)調(diào)到0%，做執(zhí)行關(guān)閥操作。

（3）當(dāng)工作調(diào)節(jié)閥的開度小于10%或者工作調(diào)節(jié)法，持續(xù)關(guān)閥超過兩分鐘以上，系統(tǒng)會(huì)將自動(dòng)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥。

（4）當(dāng)電動(dòng)閥關(guān)閉以后，若用戶的停輸狀態(tài)在10分鐘內(nèi)沒有成功關(guān)閉電動(dòng)閥，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，需要進(jìn)行人工干預(yù)。

2動(dòng)分輸技術(shù)的應(yīng)用測(cè)試

利用無人化自動(dòng)分輸技術(shù)在西氣東輸中的35座輸氣站場(chǎng)的65家用戶進(jìn)行試運(yùn)行，期間利用無人化分輸技術(shù)進(jìn)行天然氣分輸，并對(duì)無擾切換能力、故障切換能力、防呆控制能力，故障響應(yīng)能力進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示利用無人化自動(dòng)分輸技術(shù)可以有效提高輸氣效果，并且在試運(yùn)行期間沒有出現(xiàn)分輸中斷、分輸輸差和計(jì)量不準(zhǔn)確等問題。天然氣超調(diào)減少15%，閥門頻繁開啟動(dòng)作減少，準(zhǔn)確的精度控制能夠滿足下游用戶需求，無人化自動(dòng)分輸技術(shù)系統(tǒng)可以有效改善分輸目標(biāo)以及分輸效果。

3束語

無人化自動(dòng)分輸技術(shù)能夠?qū)⒋罅康姆州敼ぷ骱?jiǎn)化為一次性人工參數(shù)設(shè)定，將后續(xù)工作中的分輸工作利用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)完成。無人化自動(dòng)分輸技術(shù)的應(yīng)用可以優(yōu)化人力資源配置，從真正意義上實(shí)現(xiàn)無人化自動(dòng)管理，提高輸氣站場(chǎng)的自動(dòng)化和智能化。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，無人化自動(dòng)分輸技術(shù)在控制邏輯上還存在著一定的局限性，對(duì)于天然氣的監(jiān)控功能仍然是基于固定模式的響應(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中無需人工干預(yù)，但是當(dāng)天然氣分輸出現(xiàn)預(yù)設(shè)模式以外的狀況，SCADA系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行，因此在未來的研究過程中需要添加智能化來作為新的方發(fā)展方向，能夠?qū)Ω鞣N異常狀況進(jìn)行自動(dòng)分析并采取自動(dòng)決策，從而有效實(shí)現(xiàn)故障響應(yīng)智能化的管理目標(biāo)。

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