天然气管道输送自动化技术研究

天然气管道输送自动化技术研究

韩朝栋王经龙

山东省中远天然气技术服务有限责任公司 山东  济南   274300

摘要：天然气的主要成分是甲烷，密度比空气轻，具有易燃易爆性，处置不当容易产生危险后果。它作为一种更加高效、清洁的能源，既可以进一步降低碳排放，又符合当前我国高度重视生态环境保护的现状和政策，能够有效缓解当前我国能源紧张的问题，调整能源储备的使用模式和结构，对社会及其经济的长期、稳定、健康发展起到促进作用。

关键词：天然气；管道输送；自动化技术

前言

现阶段，国内天然气输气站处于部分自动化、半自动化及人工操作等输气模式并存状态，一些地区的燃气管道还没有实现自动化燃气输送，自动控制系统还没有建立起来，自动控制的目的还未能实现，自动化输气系统建设中存在诸多难点与挑战。

1天然气管道输送技术发展概述

1.1天然气管道输送技术发展趋势

近年来，随着经济发展速度的提升，全球天然气输送管道建设进入高峰期，各类新材料、新工艺、新方法层出不穷，天然气管道输送技术得到长足发展，并将在未来实现更大发展。天然气管道输送技术的发展趋势为：输气压力进一步增大、输气管道材料更节能环保、输气管道安全性和强度更大、输气管管道孔径更大、管道建设向两极和海洋延伸、自动化控制水平加强和逐渐形成网络状大型天然气输送管道系统。

1.2天然气管道输送自动化与自动化控制现状

发达国家对天然气管道输送自动化技术的研究起步比较早，所以其自动化控制技术水平相对比较高，已经步入天然气管道输送自动化发展新纪元，通过利用自动化控制技术，有效提升了天然气管道运输效率、天然气使用率和天然气管道输送安全性。相比于发达国家，我国对天然气管道输送自动化技术的研究起步较晚，但是得益于多年的稳健发展和实践创新，我国天然气管道输送自动化水平已经达到国际先进水平，西气东输项目作为我国最大、最典型的天然气管道建设工程，已充分向世界证明了中国的天然气管道输送自动化水平。目前，我国主要运用的天然气管道输送自动化控制技术为SCADA系统，该系统全名称为数据采集与监视控制系统，是天然气管道输送技术与计算机技术的有机结合，广泛应用于电力系统、给水系统等。该系统的工作模式为利用计算机对现场运行设备展开监视和控制，并在监控过程中收集、储存和分析各项数据，从而能及时发现安全隐患并预警，帮助从业人员及时解决隐患问题，避免经济损失。另外，SCADA系统可实现对天然气输送状态的实时动态检测，有效减少工作人员的工作量，对于危险性较强的检测工作，工作人员无须亲临现场，从而保证了检测工作人员的安全性。

2自动化输气系统优化

2.1自动化输气报警系统设置

科学合理设置天然气自动化输气报警参数。在实行自动化输气过程中，实时监控管道中天然气的参数，通过现场远程仪表将相关的信息传输到站控系统服务器中，针对输气管道内气体关键的参数信息进行重要参数设置，包括气体重要参数上下限及声光报警上下限，因此输气站内SCADA系统重要参数的设置对输气站自动输气模式起着核心作用。参数报警是指当SCADA系统中存在设备状态改变提示、异常指标或突发意外时，系统采用声光报警的形式通知操作员予以了解、重视或者采取行动的信息，能方便值班员更直观，敏捷地发现设备状态的异常情况，科学实现人机功能分配，保障场站的安全生产运行。做好报警情况分级及相应应急处置方案。根据输气站管道内气体重要参数、运行设备状态信息和产生后果的严重程度，将系统报警分为三级，分别为严重报警、重要报警和一般报警，当出现严重报警和重要报警时需人员立即处理并记录。SCADA系统不同级别的报警是通过报警器颜色和声音体现差别，各个级别的报警对应不同的颜色和声音警报，声光报警信息未被确认处理时，报警状态将持续，报警信息被确认后报警状态消失；报警声音可根据需要调节和屏蔽。

2.2加强燃气企业的应急管理

提高燃气企业职工的安全防范意识。对自动化输气过程中可能发生的风险、安全隐患开展系统、全面分析，对事件发生的可能性及后果程度根据实际情况测评分级，提前编制各类应急事件的预防、减灾措施。并定期对员工开展培训演练工作，多举措降低应急事件可能造成的人员伤亡和经济损失，同时降低环境危害和社会影响。为了能够完善输送管道的安全防范体系，必须加大应急管理力度，当天然气输送管道发生任何安全事故时，都能够立即启动相关的应急管理预案，并且按照预先制定的流程进行有效处理。启动预先制定的现场事故控制程序，在执行预定方案的同时，要与实际事故情况进行结合，以保障安全事故处理的实际效果。

2.3优化系统自动化控制程序

不断优化自动化输气技术，多举措完善自动化输气系统可靠性。输气站实时监控天然气管道参数，并针对关键设备或系统采取冗余设计，确保自动化系统在关键设备或系统发生故障时仍能正常工作，减少系统或设备发生故障的几率，并通过SCADA系统设置相关报警信息提示，提高系统可靠性。输气站应按需配备系统服务器备用电源，如柴油发电机或UPS，避免因停电造成系统数据监测丢失，导致自动化输气模式失效。根据下游用户实际用气条件，优化可编程控制逻辑命令满足用气需求。输气站自动化输气技术具有广泛的前景，可优化PLC系统编程的逻辑命令，可根据下游用户的实际用气需求，对精确供气条件进行控制，减少人工操作误差；还可以优化SCADA系统对管道内天然气重要参数信息的实时监控和报警，对关键数据信息进行风险识别和报警参数设置，当发生报警时，即会提示相应可能发生的风险、采取的措施，可以及时反馈和防控部分输气风险，通过声光报警信息提示员工及时处置，既可以减少人工使用，又可以保证管道内天然气供应效率，防止风险发生，有效保障天然气自动输气安全。天然气相关企业只有通过对天然气管道自动输气过程中存在的问题进行分析，不断优化改进，制定出符合自身输气特点的设计方案并在该方案基础上通过软件程序加以改进并实施，才能最终完成全自动输气技术改造工程。

结束语

综上所述，目前，我国天然气管道输送自动化控制技术主要包括燃气分量评估、燃气风险评估和输送风险评估，推动天然气管道输送自动化控制建设对提升天然气运输效率和安全性有重要意义，政府、高校、相关企业及从业人员应该在自身职责范围内积极探索提升天然气管道输送自动化控制水平的对策，促进我国天然气管道输送自动化水平位于世界前列。

参考文献：

[1]傅宣豪，罗云怀，周志昊.自动化技术在天然气管道输送过程中的应用[J].化工管理，2021(31):57-58.

[2]翁官锐.天然气管道输送自动化与自动化控制技术[J].生物化工，2021,7(02):127-129.