油氣長輸管道自動分輸控制技術研究

蘭劍

摘要：傳統天然氣分輸過程中所消耗的人力、物力較多，并且相關操作復雜。研究自動分輸技術，有利于提高分輸系統的自動化水平以及分輸的精確程度。通過分析用戶的類型和需求，提出不同的自動分輸方法，并且研究了不同分輸控制邏輯的原理以及特點，針對用戶在特定時間內的天然氣使用量，對用戶進行有效劃分，選擇合適的長輸管道自動分輸控制方法，從而有效提高天然氣的使用效率。

關鍵詞：管道;自動分輸;研究

隨著我國社會經濟的快速發展，各行各業對天然氣的需求量一直在不斷上升，因此天然氣管道的建設規模也在不斷擴大。傳統的分輸主要依靠人工操作的形式進行工作，在該過程大量占用操作人員的時間和精力，而且人工無法實現根據用戶需求來實時調整天然氣的分輸量，導致在實際運行過程中精確度較低。為了能夠保障站場分輸任務安全，有效降低人工成本，提高油氣長輸管道天然氣的分輸精確度和輸送效率，需要采用自動化技術實現不同用戶的用氣規律輸氣，選擇合適的邏輯控制策略，自動調節長輸油氣管道的分輸流量以及壓力參數，從而滿足用戶需求。

1分輸系統

長輸管道的分輸系統可以分為手動調節和自動調節兩種模式，手動調節主要是根據輸氣站場的工作人員對長輸管道的運行情況進行直接調整。自動調節主要分為流量調節和壓力調節，在進行流量調節過程中，工作人員需要針對管道的實際情況設定固定流量。PLC系統主要通過流量計來計算瞬時流量和固定流量，將兩者數值進行有效對比，從而控制調節閥，實現瞬時流量與設定值相互統一。在進行壓力調節過程中工作人員根據需要設置閥后壓力值， PLC系統通過對壓力變送器所收集到的壓力值與設定值進行對比，從而有效控制調節閥，實現壓力值與設定值相互統一。

2分輸用戶類型及需求

根據用戶的使用時間和使用量的波動情況，可以將其劃分為持續供氣調峰用戶、持續供氣不調峰用戶、可間斷調峰用戶和可間斷供氣不調峰用戶等。持續供氣調峰用戶主要是城市內燃氣家庭用戶所組成，早中晚時間段為用氣高峰夜晚用氣低谷期，兩個時間段內的燃氣用量差別非常大，該類型用戶的燃氣管道不具備儲氣調峰作用。持續供氣不調峰用戶主要是由部分工業用戶組成，生產設備的機器連續運轉，用氣量基本保持不變，此類用戶的消耗量波動較小。可間斷供氣調峰用戶主要是由壓縮天然氣場站用戶組成，站場內部的設備始終發生變化，該用戶的天然氣消耗量始終處于波動狀態，同時夜間時間內不消耗天然氣。

3自動分輸控制邏輯

3.1不均勻系數法

將一天分成N個時段（默認為12個時段，可設置），結合用戶在過去M天（默認為7天，可設置）中各個時間段內所呈現出的用氣特點，通過邏輯計算得出在不同時間內用戶日指定分輸量的不均勻系數數值，則當前時段的輸氣設定值即為“日指定分輸量×當前時段的不均勻系數”。在每個時間段的初始時刻，根據當日天然氣分配總量、已完成輸氣量以及在該時刻不均勻系數能夠得出在該時間內天然氣的分配量，從而得出瞬時流量設定值，并按照設定值進行流量調節。通過流量調節法可以控制天然氣的流量在當日天然氣輸送完成之后，系統會根據在以往一周內用戶的用氣特點，重新計算出在不同時間段內天然氣的分配量以及不均勻系數。

3.2恒壓控制法

恒壓控制法主要應用于穩定供氣用戶，根據用戶需求壓力保持天然氣恒壓狀態下的連續供氣。該工藝流程中的流量調節閥始終處于開啟狀態，在用支路和備用支路均采用壓力控制，在用支路壓力設定值按照需求運行壓力設定，備用支路壓力設定值為控制壓力低限值（按照用戶低壓保護壓力設定），當在用路故障關斷，出口壓力低于控制壓力低限值時，備用支路啟輸，保持控制壓力低限恒壓輸氣。以滿足用戶供氣的連續性和最低壓力要求，不會因支路切換和截斷閥開啟時間造成用戶供氣中斷。

3.3剩余平均法

使用剩余平均法控制天然氣的輸送，要求用戶的用氣量需要保持穩定狀態，天然氣的輸送量波動較小，并且對壓力無要求。將一天分成不同的時間段，在每一個時間段內的初始時間，結合當日的天然氣分配量和天然氣使用量能夠有效計算出天然氣的剩余量，從而計算出每個時間內的平均供氣量，在此時間段內的供氣量，可以通過調節自動閥門來進行流量調節，當日天然氣輸送任務完成之后，根據次日天然氣分配量進行氣量平均計算。

3.4到量停輸

對于可中斷分輸用戶，宜采用到量停輸法實現自動分輸控制。該設計模塊在PLC系統中需要設置兩個參數分別為：已輸百分比和停輸百分比。已輸百分比是當日輸氣量與指定輸氣量的計算結果;停輸百分比在操作員工站上進行設置，當完成輸氣量到達日指定量的95%（可設置）時發出高報警，達到日指定量的100%時，發出日指定量完成報警，確定是否停輸。

4自動分輸技術的應用測試

在我國西氣東輸公司所屬管道運輸過程中，利用了無人化自動分輸技術有效提高了其工作效率。在實際應用過程中對自動分輸技術的切換能力、故障切換能力和故障響應能力進行了測試。測試結果顯示利用自動化分輸技術能夠有效提高油氣長輸管道的應用效果，并且在進行試運行期間，不會出現分輸中斷、分輸數值錯誤等問題。能夠有效實現對下游用戶實際需求的精度控制，自動化分輸系統的應用可以改善分輸目標及分輸效果。

5結束語

綜上所述，自動分輸控制技術對天然氣輸氣站來說是一種非常關鍵系統，通過對自動分輸控制技術的設計和配置技術研究，能夠有效解決長輸管道在實際運行過程中的壓力控制問題。確保用戶能夠更加安全的使用油氣資源，為下游管道用戶提供安全保障，確保天然氣在運輸過程中能夠實現安全性和穩定性，因此研究自動分數控制系統對提高我國油氣資源的運輸有著非常重要的意義。

參考文獻：

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