吳鳳山

遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司，遼寧盤錦 124120

0 引言

20世紀90年代后期，中國骨干輸氣管道的基本框架正在快速形成。截至2009年底，中國已建成天然氣管道3.6萬km，年總輸氣能力超1 000億m3，但同美國等發(fā)達國家相比，還有一定差距，在天然氣的管道輸送方面還有許多問題值得研究[1]。

1 裝置概述

1.1 裝置工程概況

實驗裝置采用自動化技術(shù)對管道進行實時監(jiān)控。可用于模擬天然氣管道輸送、管道末端儲氣調(diào)峰和輸氣管道特殊工況等。實驗裝置可用計算機控制操作過程，也可手動經(jīng)行各種工藝模擬與實踐研究。整個裝置由儲氣罐區(qū)、壓縮機室、輸送管道、各種閥門、壓力傳送器、溫度傳送器及先進的控制系統(tǒng)等部分組成；儲氣罐區(qū)由3座儲氣罐組成；壓縮機室內(nèi)共有4 臺壓縮機，可模擬3個壓縮機站進行輸氣；輸送管道全長4 000m，管道直徑為Φ100；閥組由閘閥、球閥、止回閥、泄壓閥等組成。

1.2 工藝設(shè)備

本設(shè)計方案的壓縮機室中由4 臺壓縮機模擬3個輸氣站。

表1 儲氣罐的基本參數(shù)

表2 壓縮機的型號參數(shù)

2 控制和數(shù)據(jù)采集技術(shù)

實驗裝置采用智能式氣體流量計，通過信號傳輸設(shè)備把數(shù)據(jù)信號傳送至電腦控制室，電腦可自動進行數(shù)據(jù)記錄和處理；壓縮機的出口壓力可現(xiàn)場測量，也可通過壓力信號傳送裝置傳至電腦控制室。在控制室內(nèi)通過直接監(jiān)測儲氣罐的溫度和壓力以及壓縮機室中各壓力表壓力，能夠及時監(jiān)測到各種實驗數(shù)據(jù)，在第一時間發(fā)現(xiàn)并解決特殊工況等問題。壓縮機可以采用兩種開關(guān)方式：一種是通過手動開關(guān)控制，另一種是通過控制室的電腦直接控制。壓縮機的出口都采用電動閥門進行控制，閥門可進行手動控制或通過電腦進行遠舉例控制。在出現(xiàn)特殊工況時，及時對壓縮機和電動閥門進行控制，停運或關(guān)閥。

實驗裝置采用先進的自動控制系統(tǒng)經(jīng)行數(shù)據(jù)采集，對數(shù)據(jù)進行定點多次采集。在壓縮機的控制系統(tǒng)中采用了自動開關(guān)程序，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進行開關(guān)的自動判斷。同時，電腦的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可對過往的運行數(shù)據(jù)進行備份，以便隨時調(diào)出使用。實驗裝置還增設(shè)了特殊工況的自動報警功能，當出現(xiàn)特殊工況時，及時報警，以便操作人員迅速的做出判斷，并及時解決管道運行時出現(xiàn)的問題。

3 輸氣管道工藝流程說明

工藝流程能夠反映出實驗裝置的主要運行過程，根據(jù)生產(chǎn)實際的合理性，選擇制定符合生產(chǎn)實際的工藝流程。

3.1 工藝流程的要求[2]

1）技術(shù)成熟，工藝完善；2）做到能源使用最優(yōu)化；3）在保證安全的前提下，最大化減少投資成本；4）操作方便，易于檢修。

3.2 具體工藝流程：

1）輸氣工藝流程：來氣→輸氣首站（1、2#壓縮機）→流量計→輸氣中間站（3#壓縮機）→輸氣末站（4#壓縮機）→儲氣罐1 或2；

2）儲氣調(diào)峰流程：來氣→輸氣首站（1、2#壓縮機）→儲氣罐1→輸氣中間站（3#壓縮機）→儲氣罐2→輸氣末站（4#壓縮機）→儲氣罐3→用戶；

3）自動壓力保護：輸氣中間站（3#壓縮機）停機或輸氣首站出口閥門關(guān)閉→安全閥→儲氣罐；

4）自動停機保護：輸氣末站→輸氣中間站→輸氣首站（順序停機）。

4 防腐蝕保護

輸氣管道實驗裝置防腐蝕采用的是復(fù)合結(jié)構(gòu)防腐層。操作過程是首先靜電噴涂熔解環(huán)氧粉末涂層（FBE）[3]，在與擠出的聚乙烯（PE）相結(jié)合。其優(yōu)點是機械性能良好，穩(wěn)定性好，絕緣電阻值高，粘結(jié)力強。適用于各種敷設(shè)及施工條件惡劣環(huán)境中的管道。雖然成本較高，投資偏大，但它可以增加管道絕緣層的電阻，從而加大管道陰極保護長度、減小陰極保護電流密度，降低陰極保護系統(tǒng)的安裝和運行費用。其次，較好的防腐蝕結(jié)果可以降低管道腐蝕破損及因腐蝕引發(fā)的事故，減少損失、降低管道維護及搶險的費用。因此，雖然這種防腐蝕施工技術(shù)要求高且價格較貴一些，但采用這種涂層并嚴格控制質(zhì)量，從大型管道工程總體的綜合效益來看，常常是經(jīng)濟合理的方案[4]。

5 結(jié)論

長距離輸氣管道實驗裝置是一套科技含量較高、可模擬輸送距離長，實用性強的自動化控制模擬裝置，可完成長距離輸氣管道的自動化控制和相關(guān)數(shù)據(jù)的測量及記錄等功能。該裝置的設(shè)計實現(xiàn)可為施工或研究單位提供實踐和技術(shù)研究等眾多服務(wù)。隨著該裝置的廣泛應(yīng)用，在輸氣管道施工及運行過程中將進一步體現(xiàn)其實用價值。

[1]中國新聞網(wǎng).未來12年中國擬建30萬公里天然氣管道[EB OL].http://www.chinanews.com.cn/ny/news/2010/03-18/ 2176976.shtml，2010，3，18.

[2]王松漢主編.石油化工設(shè)計手冊[M].北京.化學工業(yè)出版社，2002，1.

[3]杜秀玲，吳希革，李楠.淺談埋地鋼質(zhì)管道陰極保護對熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的影響.防腐保溫技術(shù)[J]，2007，15(1)：21-25.

[4]張德姜，王懷義，劉紹葉主編.工藝管道安裝設(shè)計手冊[M].北京：中國石化出版社，1997，3.