天然氣管道輸送自動化與控制技術研究

陳周要，周祖良，羅銳敏

(國家油氣官網集團西南油氣管道有限責任公司，云南 昆明 650217)

0 引言

天然氣作為一種極為重要的清潔能源，在社會生產和生活中有廣闊應用和市場前景。近年來我國加大對大氣環境的保護力度，大力推進清潔能源替代戰略。在相關技術和政策大力支持下，逐漸代替了煤氣。在烹飪時，其操作更為簡單、經濟、環保、效益高，并且安全性特征較為明顯，已經成為了這種能源在短時間之內得以迅速發展和應用的重要原因。另外，在工業方面，天然氣也擁有不可或缺的重要作用。比如：將其應用到供暖、代替原有燃煤發電等。在今后工作中，利用天然氣對相關發電裝置進行改造和升級，能夠減少不必要的時間成本消耗。

1 天然氣管道運輸分析

天然氣的管道輸送主要包括由氣源產地或接收進口氣源的母港，至用戶集中地的運送管線及附屬裝置。從廣義角度而言，天然氣運輸涉及到最初的天然氣資源開發到過程運輸，以及到最后用戶的使用。在相關工作人員大力研究和技術支持之下，我國天然氣資源已經得到了大范圍開發和應用。在資源開拓方面，除了加大對國內天然氣資源的勘探和開發力度，推進實施西氣東送戰略，加大和拓寬天然氣供應和服務的城鄉區域，還在國際上加大與周邊國家的合作，通過管道或海運增加海外天然氣的供給。在國內基本上實現了供需平衡。

從天然氣資源在我國分布特點來看，約有三分之二天然氣資源都分布在塔里木產區、鄂爾多斯產區、川渝產區和海域產區中。東南沿海地區因其經濟起步較早，人口相對較為密集。從其影響來看，導致天然氣從其開采到應用還有很長一段距離。在我國相關戰略影響下，西氣東輸、川氣東輸等名詞已經在社會層面廣泛傳播，并且成為了耳熟能詳的關鍵詞。其中，在塔里木產區中，便是通過西氣東輸方式，將南疆輪臺地區天然氣資源輸送到我國經濟大都市—上海。在鄂爾多斯產區中，多是會將天然氣資源輸送到背景、天津、河北等北方城市中。在川渝產區中，存在著一個巨大油田，其年產量已經達到了100億立方米。分布在四川省達州市，被稱之為“普光氣田”。作為“川氣東輸”工程的一個重要資源產出地，在此過程中發揮了巨大作用。

在經過多年研究之后，發現在東海和南海等海域中，也存在著海洋天然氣產區。該產區的天然氣產量，能夠有效滿足沿海地區天然氣需求。2019年2月25日，中國海洋石油集團有限公司宣布，在我國的渤海油田渤中19-6凝析氣田探明天然氣儲量超千億立方米。渤中19-6氣田是渤海灣盆地有史以來最大天然氣田，它的成功發現打開了富油型盆地天然氣勘探的新局面，落實了新的油氣富集區帶。這對我國的發展和人民生活再添新鮮和寶貴的天然氣資源，特別是對未來的京津冀地區天然氣提供了充足的后背氣源資源，無疑是一個巨大的喜訊[1]！

在進口天然氣方面，主要可以分為東南西北四大通道。就當前發展形勢來看，西路中的中亞天然氣管道是其中一條極為重要的通道。在西路氣量輸送工作中，已經達到了總量85%左右。另外占比較大的便是烏茲別克斯坦和哈薩克斯坦，基本上能夠占到總量一半左右。在中亞地區天然氣管道建設方面，已經開拓了三條重要路徑，并且A線B線、C線都已經投入到了運營過程中。在今后工作中，若想進一步提升天然氣管道輸送質量和安全性，便需要充分發揮自動化技術的積極作用。這不僅影響著我國天然氣輸送工作的順利開展，對于我國經濟發展質量提升和國際地位的提升也產生了重大影響。

2 天然氣管道運輸自動化分析

在經濟快速發展的過程中，人民對天然氣資源的需求量呈現出了直線上升的趨勢。就現階段運輸形式來看，已經建立了較為完善的運輸系統，能夠緩解之前所面臨的天然氣供應不足問題。但是從天然氣本身特點來看，其易泄露性特征較為明顯，在和空氣接觸之后，很容易出現爆炸問題。為此，在開展管道運輸工作中，其復雜性、呈現程度較高。如何借助到技術性優勢，促進管道運輸工作安全開展也成為了工作人員需要重點考慮的問題。將自動化技術應用到過程中來，能夠在一定程度上避免各種危險事故的發生。對于工作人員來講，也為其生命安全提供了充足保障。在自動化系統應用過程中，還包括了一套較為健全的自檢系統。將其應用到此過程中來，減少了不必要人力成本的消耗問題[2]。

上述所提到的優勢僅是天然氣管道運輸自動化所產生的一方面效益。在信息化技術不斷發展過程中，運輸管道的規劃工作需要從傳統過多依靠人力計算這種方式中擺脫出來。這種計算方式效率較低，并且錯誤成都較高。因此，在技術支撐下，大數據技術、云計算技術、智能制造技術已經在社會層面得到了深度應用。將其應用到天然氣管道運輸工作中，也能夠產生積極作用。比如：在中國石油大學研發團隊中，便針對現階段具體工作形式，研發出了一種對天然氣管道動態進行仿真模擬的軟件。在該軟件應用時，多是被利用到管道鋪設和建設規劃工作中。如果在管道建設和鋪設工作中，出現了線路過多不知如何正確選擇的情況，可以利用該軟件，對管道優勢進行分析，從而快速選出針對性強、經濟效益高的管道。同時，將其和數據采集系統、監視控制系統等技術進行有效融合。對于工作人員來講，其能夠實現對管道實時監控的目的。如果在天然氣運輸工作中出現了任何不合理問題，都能夠及時發現、及時解決，以此來提升天然氣管道運輸的自動化管理。在開展管道鋪設工作中，還可以有效融合GPS技術經濟作用。對其鋪設位置進行精準定位，減少其中所出現的誤差問題，提升鋪設工程安全性和可靠性。

3 自動化控制技術相關內容分析

在開展天然氣管道運輸工作中，利用最為廣泛的自動化管理系統便是SCA-DA系統。將其應用到具體工作中，能夠針對整個輸送線路進行宏觀調控、及時管理，從而進一步提升了輸送過程的自動化和安全性特征。另外，該系統可以對天然氣輸送狀態進行及時監管。對于工作人員來講，便可以在一定程度上有效減少其工作量，減輕工作負擔。針對在傳統工作中所出現的危險問題，也可以進行針對性解決[3]。該系統精確程度較高，對于工作精確性的提升也產生了積極作用。在此基礎之上，對其數據收集和處理系統進行不斷優化和調整，讓工作人員能夠對整個天然氣運輸工作進行有效把控，推進運輸工作順利開展。另外，針對設備老化、零部件損壞的問題，還需要進行及時調整。如果發現該系統中出現了任何問題，應該對其進行定期維修和處理。工作人員應該在確保自身安全條件下，推進維修工作順利開展。

4 自動化控制技術發展方向分析

就我國技術發展特點來看，相比較于其他西方發達國家，起步較晚。在技術方面，還表現為不成熟特征。在今后工作中，相關工作人員可以對相關性技術進行有效融合，不斷提升自動化技術發展質量。比如：可以將GPS、GIS和SCA-DA技術進行有效融合。從其影響來看，這能夠在原有基礎之上，對信息采集系統進行優化。針對其中所出現的信息處理效率較低、錯誤性頻發的問題及時解決，確保運輸工作安全開展[4]。如果在運輸工作中出現了任何問題，還需要將相關數據進行有效記錄，為后期工作提供保障。另外，針對管道優化設計、工程投資方面所出現的問題，還可以進行調整和優化。將自動化技術應用到此過程中了，能夠減少不必要成本消耗，從而獲得更大經濟效益。我國國土面積較大，在西氣東輸工程中，其橫跨地區面積較廣，便需要充分考慮到成本消耗所產生的影響。針對該方面內容，便可以針對國外一些運輸系統和管道運輸方式進行重點學習。借助到系統性、科學性運輸管理制度的方式，推動天然氣運輸工作順利開展。雖然已經有眾多學者和技術人員在軟件開發和硬件系統優化方面進行了調整，但其中仍然會存在著許多較為突出的問題。如果能夠借助到管理體制優化的方式，也能夠進一步提升天然氣運輸工作效率。對于技術人員來講，這便為他們創造了更多時間、空間開展技術研發工作。針對資金不足的問題，國家和政府層面，需要不斷加大政策扶持，讓更多技術人員投入到研發工作中。同時，還需要借助到多種激勵政策的經濟作用，為技術人員研發工作提供資金支持[5]。

5 結語

綜上所述，在社會快速發展過程中，天然氣資源消耗和利用已經吸引了各行各業人民廣泛關注。在今后工作中，相關從業人員需要不斷技術研究力度。充分借助到自動化控制技術積極作用，對其進行合理化應用，不斷提升天然氣管道運輸穩定性和安全性。對于工作人員來講，也能夠為其生命安全提供充足保障。