天然氣管道自動分輸技術開發(fā)方案

高龍（北京東方華智石油工程有限公司，河北廊坊065000）

天然氣管道自動分輸技術開發(fā)方案

高龍（北京東方華智石油工程有限公司，河北廊坊065000）

在國外，天然氣長輸管道自動分輸技術已經應用的相當廣泛，成為實現(xiàn)日指定管理的重要技術手段。該技術的廣泛應用對簡化調度日常操作行為，提高管道運行水平起到積極的作用。

天然氣管道；技術方案

引言：

自動分輸技術涉及機械、工藝、電氣以及自控和儀表等多項專業(yè)，本項目將從日指定數(shù)據(jù)錄入、日指定控制方式、（調壓設備）站控邏輯、中控邏輯等方面進行研究總結，并將研究成果應用于陜京管道汪莊子站，通過實踐檢驗，建立一套標準的自動分輸技術，實現(xiàn)中控利用日指定進行分輸自動控制，以簡化調度日常操作行為，提高管道運行水平。

一、項目概況

隨著西氣東輸二線、中亞管道的投產運行，天然氣管網(wǎng)用戶總數(shù)將達到300個。天然氣用戶管理具有類型復雜、系統(tǒng)龐大、控制先進等特點，是一項復雜的工程。用戶管理除了考慮優(yōu)先保障原則、合同履行原則外，它還應考慮日指定管理，以確保天然氣管道安全、平穩(wěn)和高效運行。

二、項目目標

1.研究內容及方向

（1）分輸站設計內容：工藝/設備設計，主要研究壓力和流量的聯(lián)動控制。自控/通信設計，主要研究PLC程序變更修改。電氣設計，主要研究設備穩(wěn)定性。研究分輸流程與用戶用氣量之間的關系。（2）數(shù)據(jù)導入：在PPS系統(tǒng)中生成對應的用戶分輸Excel表，人工導入SCADA系統(tǒng)；根據(jù)需要，調度人員可隨時在SCADA系統(tǒng)中對日指定數(shù)據(jù)進行修正；權重數(shù)據(jù)使用SCADA系統(tǒng)通過前一天數(shù)據(jù)進行計算下發(fā)到站場PLC。（3）站控邏輯：日指定導入中控系統(tǒng)后，由中控系統(tǒng)以設定點的方式下發(fā)至站控系統(tǒng)；站控系統(tǒng)根據(jù)用戶實際用氣情況，計算各支路調節(jié)閥的出口壓力設定點或流量設定點。

2.考核指標

按不同時段用氣規(guī)律進行壓力控制或流量控制；設定最低最高分輸壓力，按剩余小時平均量進行流量控制；日指定數(shù)據(jù)輸入后，由邏輯程序控制實現(xiàn)當日分輸?shù)耐瓿?；邏輯程序控制包括壓力和流量控制，在保證分輸壓力不超限的同時保證分輸流量的合理范圍；通過測試研究自動分輸邏輯的可靠性和與其他邏輯程序的兼容性。

三、技術方案

1.技術方案1（剩余小時均量法）

（1）方案說明。日指定量平均分配為24個時段內平均輸送。輸送過程中要求壓力調節(jié)需要在壓力可調節(jié)范圍之內調節(jié)，如超出調節(jié)區(qū)間則對流量設定值進行加減。當天第一小時輸送完畢后計算剩余供氣量（日指定量-已供氣量），剩余供氣量按照剩余小時繼續(xù)平均分配。逐一分配至最后一小時。在調節(jié)過程出會出現(xiàn)，平均流量設定值不滿足下游用戶需求變化而進行流量設定值的改變。

（2）方案分析。優(yōu)點：流量波動小、邏輯程序簡單、數(shù)據(jù)傳輸量小，使用范圍較??；缺點：壓力波動較大，流量改變次數(shù)較多，日指定量難以控制，難以控制驟升驟降過程。

2.技術方案2（權重法）

（1）方案說明。經分析，定義A10為第一天0小時的分輸量（其中1表示第一天，0表示0點時段）；S1為第一天日總分輸量，則0小時權重值為：K10=A10/S1*100%，據(jù)全天理想階段權重值計算各個小時的分輸量W0-W23。按照此權重系數(shù)分別計算一天內24小時的流量設定值，為小時分輸流量值。例：圖為理想權重值下單位小時的需求量及壓力變化趨勢

（2）方案分析。優(yōu)點：壓力波動小、邏輯程序簡單，使用范圍較?。蝗秉c：流量波動較大、數(shù)據(jù)傳輸量大、日指定量難以控制，難以控制驟升驟降過程。

3.技術方案3（綜合法優(yōu)化）

（1）方案說明

數(shù)據(jù)分析。經分析，采用恒壓供氣得到7天用戶實際用氣量曲線。數(shù)據(jù)反映下游用戶用氣的規(guī)律性。提前輸入PLC作為調節(jié)依據(jù)，且該標準曲線應在偏差大的時候進行更新，在沒有設置智能存儲和分析歷史數(shù)據(jù)的設備之前更新仍然是手動操作；處理瞬時流量數(shù)據(jù)，計算瞬時流量平均值，得到平均流量曲線下的日指定分輸量；據(jù)平均流量曲線，計算流量設定值；流量設定值與平均流量曲線進行比對。

結果：流量設定曲線滿足流量需求曲線的變化

權重設定。1）階段劃分：階段劃分一天的分輸量，得到流量曲線某種階段性變化趨勢，階段分輸量總和。2）階段權重計算：即13個分輸階段占總分輸量的權重系數(shù)為K1-K13。1表示為第