黃龍

摘 要 天然氣場站涉及建筑、儲、電氣、防腐、通信、自控、結(jié)構(gòu)等十余個專業(yè)，各系統(tǒng)協(xié)同保證了天然氣場站的長期安全運(yùn)行。本文就天然氣場站建筑及工藝的主要組成部分——調(diào)壓系統(tǒng)的自動控制工藝進(jìn)行討論，闡述調(diào)壓回路中的各設(shè)備運(yùn)行原理及對應(yīng)的保障性措施，以幫助更多的人了解天然氣工藝。

關(guān)鍵詞 天然氣場站 ? 建筑 ? 調(diào)壓 ? 自動控制

1場站建筑設(shè)施類別及調(diào)壓系統(tǒng)控制流程

長輸天然氣場站一般設(shè)計(jì)分綜合樓、設(shè)備用房、門衛(wèi)室、設(shè)備基礎(chǔ)、支墩及池體等單體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中，場站自控系統(tǒng)分別由綜合樓內(nèi)的站控系統(tǒng)及工藝區(qū)設(shè)備聯(lián)動發(fā)生。本文主要就站控調(diào)壓系統(tǒng)進(jìn)行研究，對其可靠性保障因素進(jìn)行討論。

調(diào)壓系統(tǒng)即壓力控制系統(tǒng)包含設(shè)備主要有：安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)節(jié)閥、工作調(diào)壓閥，三個設(shè)備共同串聯(lián)在一起，形成整套安全調(diào)壓系統(tǒng)。其中，安全切斷閥、監(jiān)控調(diào)節(jié)閥和工作調(diào)壓閥相互獨(dú)立，協(xié)同工作。

正常工況下，安全切斷閥處于全開位置，由工作調(diào)壓閥對下游壓力進(jìn)行控制。當(dāng)工作調(diào)壓閥出現(xiàn)故障時，監(jiān)控調(diào)節(jié)閥開始調(diào)節(jié)外輸壓力;當(dāng)監(jiān)控調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障無法控制下游壓力時，安全切斷閥則自動切斷氣源，以保證下游管道和設(shè)備的安全。當(dāng)下游用氣量過大時，控制器輸出信號，工作調(diào)壓閥由調(diào)壓狀態(tài)轉(zhuǎn)為限制外輸流量控制。同時，整個壓力調(diào)節(jié)及限流控制系統(tǒng)還可由站控PLC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

2調(diào)壓系統(tǒng)各設(shè)備控制原理

切斷閥圖示（正常工況） ? ? ? ? 關(guān)閉狀態(tài)

2.1 安全切斷閥

圖中的安全切斷閥，是現(xiàn)行天然氣場站中運(yùn)用較為普遍的一種類型，其有簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一定程度上提供了更高的可靠性。在開啟狀態(tài)下，其內(nèi)部空間近似直管段，可降低運(yùn)行過程中的壓力、流量損失。在正常工況下，皮膜腔內(nèi)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的鎖緊機(jī)構(gòu)卡主連接軸，切斷閥的主軸鎖死，主閥處于全開狀態(tài);當(dāng)下游壓力達(dá)到設(shè)定壓力時，下游過壓氣體排入執(zhí)行機(jī)構(gòu)皮膜腔中，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的撥輪動作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的撥輪打開鎖緊機(jī)構(gòu)，在切斷閥彈簧作用下，最終關(guān)閉閥體。另外，此類切斷閥還設(shè)有遠(yuǎn)程控制裝置，其原理主要依靠電磁閥的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的撥輪動作。

2.2 調(diào)壓閥

調(diào)壓器可分為直接作用式調(diào)壓閥和間接作用式調(diào)壓閥。其中直接作用式調(diào)壓閥一般以其結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于居民用戶及各類直燃設(shè)備。間接作用式調(diào)壓閥即指揮器式，則需要根據(jù)出口氣體壓力變化，反饋指揮部動作，通過中間介質(zhì)或外力使閥門動作達(dá)到關(guān)閉閥體的目的，其優(yōu)點(diǎn)主要有精度高、適用大流量設(shè)備，一般運(yùn)用于大型場站中。

3控制可靠性保障

3.1 備用回路保障

天然氣場站的設(shè)備及運(yùn)行可靠性，是重中之重。通常情況下，場站的關(guān)鍵性部位，如計(jì)量、調(diào)壓系統(tǒng)，均會采用一用一備的模式。一般調(diào)壓回路進(jìn)出口設(shè)電動開關(guān)球閥， 當(dāng)正在運(yùn)行的調(diào)壓設(shè)備出現(xiàn)故障時，站控系統(tǒng)可發(fā)布命令，將故障調(diào)壓回路自動切換到備用調(diào)壓回路，以保證調(diào)壓系統(tǒng)的正常工作，同時保證連續(xù)地向下游用戶供氣。

3.2 設(shè)備運(yùn)行數(shù)值設(shè)定

因調(diào)壓撬的串聯(lián)設(shè)置，通常情況下，我們將工作調(diào)壓閥、監(jiān)控調(diào)壓閥及截斷閥按級設(shè)定不同壓力。例如某高壓輸氣占內(nèi)下游城市門站供氣時，工作調(diào)壓閥設(shè)定（在站控系統(tǒng)中設(shè)定）為2.5MPa，監(jiān)控調(diào)壓閥和安全截斷閥可分別設(shè)定為2.6和2.75MPa，為防止相鄰閥門調(diào)節(jié)的相互干擾。同時，調(diào)壓閥組控制采用壓力、流量雙重控制，當(dāng)流量超過允許最大值時，采用流量信號進(jìn)行限流控制。

3.3 站控系統(tǒng)保障

天然氣站場綜合樓內(nèi)需設(shè)站控室，內(nèi)含一套完備的站控系統(tǒng)（天然氣長輸工藝SCADA系統(tǒng)中的站場控制級），主要具備上傳數(shù)據(jù)、執(zhí)行上級控制中心指令、全站啟停、流量交接計(jì)量及調(diào)壓、站內(nèi)所有遠(yuǎn)控閥門遠(yuǎn)控及就地手動控制、緊急切斷及安全保護(hù)、火災(zāi)及可燃?xì)怏w檢測報警等功能。站控系統(tǒng)的緊急關(guān)斷功能，在站場發(fā)生超壓、火災(zāi)等緊急情況下，報警裝置啟動后，可經(jīng)人工確認(rèn)觸發(fā)緊急關(guān)斷按鈕后，自動關(guān)閉站場進(jìn)出口ESD 閥門，并緊急放空確保站場安全。一般長輸天然氣場站綜合樓為1-2層，應(yīng)在抗震等級、建筑結(jié)構(gòu)安全等級、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級等方面予以保證建筑的穩(wěn)定性;而在工藝區(qū)部分，應(yīng)充分做好地基基礎(chǔ)，設(shè)備基礎(chǔ)筑造，若地基底部未達(dá)到老土層，則必須進(jìn)行地基處理，采用在基礎(chǔ)底部與老土層之間換填級配砂石分層壓實(shí)等方式確保工藝區(qū)設(shè)備在長久運(yùn)營過程中不發(fā)生沉降而威脅設(shè)備安全。

4結(jié)束語

調(diào)壓系統(tǒng)作為天然氣管道站控工藝中的核心環(huán)節(jié)之一，其長期安全穩(wěn)定的運(yùn)行是天然氣日常管理的主要目標(biāo)。天然氣場站在建設(shè)、運(yùn)行各階段人員，都應(yīng)對其相關(guān)原理有一定了解，并在日常的工作中深入學(xué)習(xí)，共同為國內(nèi)天然氣行業(yè)的蓬勃發(fā)展提供助力。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇松，林少杰，自動化技術(shù)在天然氣長輸管道運(yùn)營管理中的運(yùn)用[J].化工管理，2019（3）.

[2] 孫英慧，天然氣站場中的壓力流量控制意義及系統(tǒng)分析[J].石化技術(shù)，2019（3）.

[3] 蘇敏，任敏敏，燃?xì)庹{(diào)壓橇的工藝概述與擴(kuò)展[J].河北農(nóng)機(jī)，2019，（4）.