天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)技術(shù)研究

（新地能源工程技術(shù)有限公司 河北 065001）

1.分輸壓力控制系統(tǒng)的范圍

分輸壓力的控制系統(tǒng)蘊含了針對現(xiàn)場的調(diào)壓設備以及控制室的PID控制器。PID控制器是一種專用的控制器，無論它放置的位置在哪里，它都可以實現(xiàn)控制壓力的目的，當然它也可以是放置在控制系統(tǒng)（SCS）內(nèi)部的PID控制器，限制天然氣流量。假如調(diào)壓設備產(chǎn)生問題，就會影響到下段的壓力，最終造成超壓的事故。因此我們應當針對天然氣管道長輸管道分輸用戶的調(diào)壓設備進行深入的研究。目前主要采取兩種形式，第一種形式為每一個回路都串聯(lián)2臺安全截斷設備，也就是將安全切斷閥和工作調(diào)節(jié)閥通過將這兩臺安全截斷設備串聯(lián)的形式連接在一起，具體方式如圖1所示。而另一種方式就是在不同的線路之中各安裝一臺截斷設備以及附加壓力調(diào)節(jié)控制的設備。具體的連接方式就如同下圖2所標示的那樣。需要注意的是，想要保障分輸壓力的控制系統(tǒng)順利運行，在安裝過程之中，一定要保障安裝方式以及安裝的設備滿足國內(nèi)標準規(guī)范（GB 50251-2003）8.4.6條款的規(guī)定，這樣才能夠保障系統(tǒng)的順利運行，與此同時，也要滿足國外標準范圍（BS EN 12186-ENGL 2000）的規(guī)定。

圖1 “SSV+SSV+PV”方式

圖2 “SSV+PCV+PV”方式

2.分輸壓力控制系統(tǒng)配置

(1)安全切斷閥

許多輸入端都蘊含壓力控制系統(tǒng)，而在控制系統(tǒng)中都會存在安全切斷的部分，安全切斷閥就是其中的一種，和傳統(tǒng)的工作控制調(diào)節(jié)方式相比，它的配置是完全獨立的，它也可以被叫做緊急截斷閥。因此它可以稱為一種自立式的工作控制裝置。

正常情況下，安全切斷閥都處于開啟的形態(tài)之中，由于系統(tǒng)設置的數(shù)據(jù)，安全切斷閥會擁有一個初始的壓力閾值。并且根據(jù)相關(guān)人員的設定，假如天然氣切斷管道之中的壓力控制閾值比系統(tǒng)設定的天然氣壓力閾值高，就會引起警報，從而推動安全天然氣切斷管道控制閥。通過這樣的形式能夠把天然氣管道之中的一部分運輸?shù)狡渌艿乐小Ｔ谔烊粴夥州敼艿辣魂P(guān)閉之后，就需要工作人員通過手動的形式再次打開天然氣分輸管道，這樣才能夠保障整個天然氣管道在使用過程之中的安全性。與此同時，安全切斷閥還可以對截止閥的域值進行重新的設計，改善截止閥閾值的安全切斷功能。

倘若運用“SSV+PCV+PV”方式，此時所有安全切斷閥處于開啟狀態(tài)，它的設定值比工作調(diào)壓閥、監(jiān)控調(diào)壓閥的設定值要高。而如果工作調(diào)節(jié)閥，監(jiān)控調(diào)節(jié)法都發(fā)生問題，就會影響到下段管道的壓力。導致下半部分管道的壓力比安全切斷閥設定的數(shù)值要大，引起安全切斷閥的關(guān)閉，關(guān)閉安全切斷閥之后，天然氣的運輸路徑就被截斷，就能夠保障下段設施的安全性。

倘若運用“SSV+SSV+PV”方式，2個安全切斷閥的設定數(shù)值相同。正常情況下，安全切斷閥的設定值高于工作調(diào)壓閥的設定值而處于打開形態(tài)。當工作閥出現(xiàn)故障，下半部分壓力大于安全切斷閥的設定值時，2個安全切斷閥同時運作，為保證下段設施的安全而停止供氣。

(2)監(jiān)控調(diào)節(jié)閥

在分輸管道工作壓力控制系統(tǒng)之中，監(jiān)控壓力調(diào)節(jié)閥占據(jù)了十分重要的位置，它可以針對設備的壓力進行監(jiān)控，保障整個設備的壓力處在一個安全范圍之內(nèi)。假如在工作過程之中壓力出現(xiàn)問題，就會引動串聯(lián)的監(jiān)控調(diào)節(jié)閥。通過監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)，可以保障下段的天然氣管道仍舊可以正常使用，確保供暖的安全性。保證能夠正常供暖，減少對人們正常生活的影響。假如安裝的工作溫度調(diào)節(jié)壓力控制閥的數(shù)值比工作人員設定的系統(tǒng)數(shù)值要小時，壓力控制設備就會處在自動開啟的狀態(tài)，并且針對分輸管道的壓力進行實時的監(jiān)控。與此同時，我們可以大膽的選用自力式監(jiān)控調(diào)節(jié)電磁閥，這種閥門擁有更高的安全性，在工作之中能夠更好的保障工作人員以及使用人員的生命安全。安裝過程之中，還需要安裝監(jiān)控指揮器，它與安全自動切斷工作調(diào)節(jié)法的原理相同，但是也具有一定的不足，比如，在運用過程之中需要依賴于分輸管道內(nèi)部的柴油以及天然氣發(fā)動機，只有這些物質(zhì)給它提供動力，才可以正常的工作。一般狀態(tài)之下，傳統(tǒng)工作調(diào)節(jié)閥發(fā)動機所設置的壓力值遠遠小于監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的實際壓力值，因此監(jiān)控調(diào)節(jié)閥能夠減小噪聲，散熱效果也比傳統(tǒng)的工作調(diào)節(jié)閥發(fā)動機要好。

(3)工作調(diào)節(jié)閥

針對天然氣管道工作溫度的調(diào)節(jié)閥，在選擇過程之中可以選擇自力式的調(diào)節(jié)閥，也可以選擇電動工作調(diào)節(jié)閥。工作調(diào)節(jié)閥一般選擇軸流控制閥。在最惡劣的環(huán)境之中，應當盡可能的減少周圍的噪音，所以根據(jù)有關(guān)的規(guī)定，距離閥門1m處的噪音應當小于85分貝。和自力式的調(diào)節(jié)閥相比電動工作調(diào)節(jié)閥能夠更好地融入現(xiàn)代的高新科技，運用計算機控制系統(tǒng)項，其余管道發(fā)布信號以及指令，這種形式可以很好的與時代接軌，加強對其他管道控制能力，時時刻刻的了解管道之中的溫度，調(diào)節(jié)閥的泄漏等級不低于ANSI/FCI-70-2標準Ⅳ級要求。這樣才能夠更好的進行工作，確保天然氣管道內(nèi)部處在一個正常的溫度范圍之內(nèi)，這樣才能夠保障管道的安全性，減小對周圍工作人員生命安全造成的威脅。工作溫度調(diào)節(jié)閥可以盡可能的減少噪音，降低對周圍環(huán)境的影響，但是，假如周圍環(huán)境過于惡劣時，也可以減少空氣之中的噪音，將溫度控制在人們可以接受的噪音范圍之內(nèi)。

(4)電動執(zhí)行機構(gòu)

電動執(zhí)行機構(gòu)的主要職能是保障正常的工作，采用電子相反的轉(zhuǎn)動方式，讓控制器執(zhí)行收到的指令。但是電子執(zhí)行結(jié)構(gòu)在執(zhí)行過程之中也有一定的不足，因為在執(zhí)行時主要依靠電機的轉(zhuǎn)動，而電機轉(zhuǎn)動速度相對較慢，因此在執(zhí)行機構(gòu)工作的過程之中會導致速度變慢。想要滿足下段管道隊供氣的要求，緩解下段管道的壓力，加強對分輸管道壓力的控制。就需要在管道內(nèi)部安裝更多的儲氣空間，這樣才能夠減少管道內(nèi)部的干擾。

(5)帶電控制單元的氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)

想要解決氣動執(zhí)行站臺過程之中空氣過少而引起的氣動無法執(zhí)行的問題就需要調(diào)節(jié)運輸管道的站臺壓力以及溫度。有些時候還需要運用帶電控制執(zhí)行單元之中的氣動執(zhí)行單元，這種氣動執(zhí)行單元的追蹤速度較好，不需要向電動執(zhí)行機構(gòu)一樣運用到很多的天然氣，而這種氣動執(zhí)行單元只需要正常長輸管道分輸能力的1/200。這樣可以很好的節(jié)省自然資源。而且隨著技術(shù)日新月異，站控系統(tǒng)PLC的壓力控制功能模塊也被發(fā)明了出來，它的功能在不斷的優(yōu)化與完善，安全性也在不斷的提升。

3.確定分輸壓力設定值

按照表中對分輸壓力設定值的規(guī)定，相關(guān)的天然氣運輸企業(yè)工作人員可以結(jié)合中國石油輸氣管道下段用戶的用氣壓力，確定壓力控制系統(tǒng)的壓力設定值。

比如：當分輸用戶用氣的壓力為4.0MPa，那么我們可以根據(jù)這個壓力值來推斷下游用戶的壓力。通過推斷，我們可以將這個壓力值設為下游管道和設備的設計壓力。而之所以能夠產(chǎn)生這樣的推斷，主要依賴于表1的系數(shù)。通過對這些系數(shù)的合理運用以及測定，可以保障分輸用戶用氣的安全性，保障居民的正常生活。

PV閥的設定值（MOP）：4.0÷1.2=3.3MPa；

PCV閥的設定值（TOP）：4.0÷1.2×1.1=3.6MPa；

SSV閥的設定值（MIP）：4.0MPa。

表1 MOP，peak level OP，TOP and MlP之間的關(guān)系

其中：

MOP-系統(tǒng)在正常操作下能連續(xù)操作的最大壓力；

peak level OP-操作壓力峰值；

TOP-系統(tǒng)在調(diào)節(jié)裝置控制下能暫時出現(xiàn)的壓力；

MIP-最大偶然出現(xiàn)的壓力（安全裝置的壓力設定值）。

4.總結(jié)

本篇文章針對分輸壓力控制系統(tǒng)的范圍進行詳細的論述，幫助大家了解天然氣長輸管道分輸壓力控制系統(tǒng)的配置，相關(guān)的安全切斷閥。監(jiān)控調(diào)節(jié)法工作調(diào)節(jié)閥，電動執(zhí)行機構(gòu)，帶點控制單元的氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)。幫助大家了解分輸壓力的設定值，希望能夠通過本篇文章的研究加強人們對天然氣管道的控制，減少天然氣在管道內(nèi)部運輸過程之中出現(xiàn)危險的可能性，緩解當今社會資源緊缺的問題。促進下段用戶使用天然氣時的穩(wěn)定性，保障用戶的生命安全。