劉恒宇

（中國石油北京油氣調(diào)控中心，北京 100600）

0 引言

中國石油北京油氣調(diào)控中心對天然氣資源的集中調(diào)配、集中管理有利于整體管網(wǎng)的靈活性，增強(qiáng)了對異常事件的應(yīng)對能力。通過遠(yuǎn)控改造項(xiàng)目的推進(jìn)，目前調(diào)控中心已經(jīng)完成了300座站場、近500個用戶的遠(yuǎn)控改造，遠(yuǎn)控改造率近90%。但如果調(diào)控中心在遠(yuǎn)控過程中對大部分分輸用戶采用手動操作開關(guān)閥，這無疑會占用大量的工作資源，用戶及站場呼入的請求開關(guān)閥、流量調(diào)節(jié)電話也會在一定程度上影響應(yīng)急電話的呼入。因此，天然氣長輸管道分輸站場用戶遠(yuǎn)控自動分輸技術(shù)也開始逐漸表現(xiàn)出其重要性，自動分輸軟件技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用對減輕站場、中心的負(fù)擔(dān)和保障管網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

1 天然氣長輸管道分輸站場用戶分類及特點(diǎn)

根據(jù)用戶是否中斷輸氣分為連續(xù)用戶和間斷用戶，又根據(jù)用戶是否需要調(diào)峰細(xì)分為：無需調(diào)峰連續(xù)用戶、需調(diào)峰連續(xù)用戶、無需調(diào)峰間斷用戶、需調(diào)峰間斷用戶、小用戶。各類用戶特點(diǎn)為：① 無需調(diào)峰連續(xù)用戶主要指某些24小時(shí)不停產(chǎn)的工業(yè)用戶，其用氣量均勻，波動較少，或用戶管網(wǎng)具備自我調(diào)峰能力。② 需調(diào)峰連續(xù)用戶指一些具有小時(shí)不均勻性的城市燃?xì)獾扔脩簦湓谟脷飧叻迤谂c用氣低谷期用氣量有顯著差異［1］，同時(shí)其內(nèi)部管網(wǎng)不具備對用氣不均勻性的調(diào)峰能力。③ 無需調(diào)峰間斷用戶包括某些夜間停產(chǎn)的工業(yè)用戶或天然氣調(diào)峰電廠，用氣量均勻或具備自我調(diào)峰能力，但每天存在一段時(shí)間無用氣需求的情況。④ 需調(diào)峰間斷用戶指CNG加氣母站等用戶，用氣量具有小時(shí)不均勻性，且每天存在一段時(shí)間無用氣需求的情況。⑤ 小用戶是指日用氣量低于2×104m3且每日用氣時(shí)間較長的用戶，因?yàn)樾∮脩舯旧淼奶攸c(diǎn)，以及站場流量計(jì)存在計(jì)量下限，許多小用戶每晝夜開關(guān)閥門次數(shù)高達(dá)十余次。

2 分輸控制系統(tǒng)

調(diào)壓撬分輸分為手動模式（閥位調(diào)節(jié)）和比例積分微分（PID）自動模式調(diào)節(jié)。PID自動模式分為壓力自動模式和流量自動模式。在壓力模式下，將分輸路壓力調(diào)節(jié)閥下游的壓力值與站控機(jī)中所設(shè)定的壓力值相對比，若下游壓力高于設(shè)定值，工作調(diào)壓閥6104、6204號閥門開度關(guān)小，反之則開大［2］；在流量模式下，流量計(jì)算機(jī)會將流量計(jì)的流量取值與預(yù)設(shè)的流量設(shè)定值進(jìn)行比對，若實(shí)際流量高于設(shè)定值，工作調(diào)壓閥6104、6204號閥門開度關(guān)小，反之則開大。在流量模式下存在壓力保護(hù)，若出站區(qū)壓力變送器的壓力值高于預(yù)設(shè)的壓力保護(hù)值，調(diào)壓撬自動轉(zhuǎn)入壓力調(diào)節(jié)模式，壓力設(shè)定值為當(dāng)前設(shè)定的保護(hù)值［3-8］。

3 自動分輸邏輯分析

3.1 無需調(diào)峰連續(xù)用戶分輸邏輯

① 早上8:00，將用戶日指定量從管道生產(chǎn)管理系統(tǒng)（PPS）錄入到數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)（SCADA）系統(tǒng)中去。② 在流量調(diào)節(jié)模式下［9-11］，將日用氣量轉(zhuǎn)化為小時(shí)均量并進(jìn)行設(shè)定。

3.2 需調(diào)峰連續(xù)用戶分輸邏輯

① 早上8:00，將用戶日指定量從PPS中錄入到SCADA系統(tǒng)中去。② 將PID分輸模式設(shè)定為壓力調(diào)節(jié)模式，壓力設(shè)定值為預(yù)設(shè)值，不同用戶根據(jù)合同壓力不同有所差異。③ 次日凌晨2:00，根據(jù)用戶日指定量及當(dāng)日分輸累積量，自動計(jì)算出后6小時(shí)的小時(shí)均量，將PID分輸模式設(shè)定為流量調(diào)節(jié)模式，流量設(shè)定值為小時(shí)均量。

3.3 無需調(diào)峰間斷用戶分輸邏輯

① 早上8:00，將用戶日指定量從PPS錄入到SCADA系統(tǒng)中去。② 到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間，按順序打開調(diào)壓撬后、前電動球閥（6105號、6205號、6101號、6201號），預(yù)設(shè)時(shí)間為用戶一般用氣開始時(shí)間，不同用戶有所差異。③ 將PID分輸模式設(shè)定為壓力調(diào)節(jié)模式，壓力設(shè)定值為預(yù)設(shè)值。④ 當(dāng)日累計(jì)量達(dá)到日指定量100%時(shí)按順序關(guān)閉工作調(diào)壓閥（6104號、6204號），調(diào)壓撬前、后電動球閥。

3.4 需調(diào)峰間斷用戶及小用戶分輸邏輯

① 早上8:00，將用戶日指定量從PPS錄入到SCADA系統(tǒng)中去。② 到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間，按順序打開調(diào)壓撬后、前電動球閥。③ 將PID分輸模式設(shè)定為壓力調(diào)節(jié)模式，壓力設(shè)定值為預(yù)設(shè)值。④ 當(dāng)日累計(jì)量達(dá)到日指定量的100%時(shí)按順序關(guān)閉工作調(diào)壓閥，調(diào)壓撬前、后電動球閥。⑤ 用戶有可能因分輸壓力過高導(dǎo)致瞬時(shí)流量低于流量計(jì)計(jì)量下限，導(dǎo)致計(jì)量不準(zhǔn)確，此時(shí)執(zhí)行下列邏輯：當(dāng)流量計(jì)反饋值小于或等于流量計(jì)計(jì)量下限的1.05倍時(shí)，按順序關(guān)閉調(diào)壓撬前、后電動球閥，暫停分輸；當(dāng)出站區(qū)壓力變送器值降至離用戶合同要求的最低壓力（或與用戶協(xié)商后達(dá)成的協(xié)議最低壓力）還差0.1MPa時(shí)，按順序打開調(diào)壓撬后、前電動球閥，重新開始分輸。分輸邏輯流程見圖1。

3.5 啟用停用計(jì)量、調(diào)壓支路邏輯

① 文中默認(rèn)第二路為備用路。備用路前后球閥（5201號、5202號、6201號、6205號）保持關(guān)閉狀態(tài)。若計(jì)量調(diào)壓支路多于兩路，如兩用一備、兩用兩備，可以此類推。② 當(dāng)瞬時(shí)流量達(dá)到流量計(jì)最大量程的90%時(shí)，啟用備用計(jì)量支路，打開備用計(jì)量支路前后電動球閥［12］。③ 啟用多條計(jì)量支路時(shí)，若瞬時(shí)流量低于流量計(jì)最大量程與啟用計(jì)量支路數(shù)乘積的30%時(shí)，關(guān)閉其中一路計(jì)量支路，關(guān)閉流量計(jì)前后電動球閥（圖2）。④ 當(dāng)工作調(diào)壓閥開度大于90%時(shí)，啟用備用調(diào)壓支路。若當(dāng)前只有一路調(diào)壓支路工作，按順序打開備用調(diào)壓支路后、前電動球閥（6205號、6201號），同時(shí)將備用調(diào)壓支路設(shè)定為手動閥位調(diào)節(jié)，每20 s將備用路工作調(diào)壓閥（6204）閥位開度開大10%，直到備用路工作調(diào)壓閥開度達(dá)到70%。⑤ 當(dāng)工作調(diào)壓閥開度大于90%時(shí)，啟用備用調(diào)壓支路。若當(dāng)前有兩路調(diào)壓支路工作，每20 s將備用路工作調(diào)壓閥（6204）閥位開度開大10%，直到備用路工作調(diào)壓閥開度達(dá)到100%；在存在多個備用支路的情況下，若自動調(diào)節(jié)支路工作調(diào)壓閥開度再次達(dá)到90%以上，參照通用邏輯④，啟用新的備用支路，以此類推。⑥ 在已啟用備用調(diào)壓支路的情況下，當(dāng)自動調(diào)節(jié)支路工作調(diào)壓閥閥位開度小于30%時(shí)，選取已啟用的調(diào)壓支路中閥位開度最小的一路（若開度相同則選取編號最大的調(diào)壓支路）工作調(diào)壓閥的開度調(diào)小10%。當(dāng)某一調(diào)壓支路工作調(diào)壓閥開度為0時(shí)，關(guān)閉該支路前、后電動球閥（圖3）。

圖1 不同種類用戶遠(yuǎn)控自動分輸邏輯流程圖

圖2 分輸過程中自動開關(guān)計(jì)量支路流程圖

圖3 分輸過程中自動開關(guān)調(diào)壓支路流程圖

4 結(jié)束語

通過推進(jìn)遠(yuǎn)控自動分輸技術(shù)的開發(fā)利用，可以有效地解放站場與中心的注意力，使其更好地投入到正常生產(chǎn)調(diào)整及處理異常事件的工作中去。設(shè)計(jì)人員可以在進(jìn)行配置時(shí)不斷調(diào)試，爭取找出更加合理的時(shí)間步長設(shè)置值，使遠(yuǎn)控自動分輸更加高效，更加安全可靠。

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