天然气管道分输用户远控自动分输技术探析

2018-05-11 01:38刘恒宇

天然气技术与经济 2018年2期

刘恒宇

（中国石油北京油气调控中心，北京 100600）

0 引言

中国石油北京油气调控中心对天然气资源的集中调配、集中管理有利于整体管网的灵活性，增强了对异常事件的应对能力。通过远控改造项目的推进，目前调控中心已经完成了300座站场、近500个用户的远控改造，远控改造率近90%。但如果调控中心在远控过程中对大部分分输用户采用手动操作开关阀，这无疑会占用大量的工作资源，用户及站场呼入的请求开关阀、流量调节电话也会在一定程度上影响应急电话的呼入。因此，天然气长输管道分输站场用户远控自动分输技术也开始逐渐表现出其重要性，自动分输软件技术的开发应用对减轻站场、中心的负担和保障管网稳定运行有着重要的意义。

1 天然气长输管道分输站场用户分类及特点

根据用户是否中断输气分为连续用户和间断用户，又根据用户是否需要调峰细分为：无需调峰连续用户、需调峰连续用户、无需调峰间断用户、需调峰间断用户、小用户。各类用户特点为：① 无需调峰连续用户主要指某些24小时不停产的工业用户，其用气量均匀，波动较少，或用户管网具备自我调峰能力。② 需调峰连续用户指一些具有小时不均匀性的城市燃气等用户，其在用气高峰期与用气低谷期用气量有显著差异［1］，同时其内部管网不具备对用气不均匀性的调峰能力。③ 无需调峰间断用户包括某些夜间停产的工业用户或天然气调峰电厂，用气量均匀或具备自我调峰能力，但每天存在一段时间无用气需求的情况。④ 需调峰间断用户指CNG加气母站等用户，用气量具有小时不均匀性，且每天存在一段时间无用气需求的情况。⑤ 小用户是指日用气量低于2×104m3且每日用气时间较长的用户，因为小用户本身的特点，以及站场流量计存在计量下限，许多小用户每昼夜开关阀门次数高达十余次。

2 分输控制系统

调压撬分输分为手动模式（阀位调节）和比例积分微分（PID）自动模式调节。PID自动模式分为压力自动模式和流量自动模式。在压力模式下，将分输路压力调节阀下游的压力值与站控机中所设定的压力值相对比，若下游压力高于设定值，工作调压阀6104、6204号阀门开度关小，反之则开大［2］；在流量模式下，流量计算机会将流量计的流量取值与预设的流量设定值进行比对，若实际流量高于设定值，工作调压阀6104、6204号阀门开度关小，反之则开大。在流量模式下存在压力保护，若出站区压力变送器的压力值高于预设的压力保护值，调压撬自动转入压力调节模式，压力设定值为当前设定的保护值［3-8］。

3 自动分输逻辑分析

3.1 无需调峰连续用户分输逻辑

① 早上8:00，将用户日指定量从管道生产管理系统（PPS）录入到数据采集与监视系统（SCADA）系统中去。② 在流量调节模式下［9-11］，将日用气量转化为小时均量并进行设定。

3.2 需调峰连续用户分输逻辑

① 早上8:00，将用户日指定量从PPS中录入到SCADA系统中去。② 将PID分输模式设定为压力调节模式，压力设定值为预设值，不同用户根据合同压力不同有所差异。③ 次日凌晨2:00，根据用户日指定量及当日分输累积量，自动计算出后6小时的小时均量，将PID分输模式设定为流量调节模式，流量设定值为小时均量。

3.3 无需调峰间断用户分输逻辑

① 早上8:00，将用户日指定量从PPS录入到SCADA系统中去。② 到达预设时间，按顺序打开调压撬后、前电动球阀（6105号、6205号、6101号、6201号），预设时间为用户一般用气开始时间，不同用户有所差异。③ 将PID分输模式设定为压力调节模式，压力设定值为预设值。④ 当日累计量达到日指定量100%时按顺序关闭工作调压阀（6104号、6204号），调压撬前、后电动球阀。

3.4 需调峰间断用户及小用户分输逻辑

① 早上8:00，将用户日指定量从PPS录入到SCADA系统中去。② 到达预设时间，按顺序打开调压撬后、前电动球阀。③ 将PID分输模式设定为压力调节模式，压力设定值为预设值。④ 当日累计量达到日指定量的100%时按顺序关闭工作调压阀，调压撬前、后电动球阀。⑤ 用户有可能因分输压力过高导致瞬时流量低于流量计计量下限，导致计量不准确，此时执行下列逻辑：当流量计反馈值小于或等于流量计计量下限的1.05倍时，按顺序关闭调压撬前、后电动球阀，暂停分输；当出站区压力变送器值降至离用户合同要求的最低压力（或与用户协商后达成的协议最低压力）还差0.1MPa时，按顺序打开调压撬后、前电动球阀，重新开始分输。分输逻辑流程见图1。

3.5 启用停用计量、调压支路逻辑

① 文中默认第二路为备用路。备用路前后球阀（5201号、5202号、6201号、6205号）保持关闭状态。若计量调压支路多于两路，如两用一备、两用两备，可以此类推。② 当瞬时流量达到流量计最大量程的90%时，启用备用计量支路，打开备用计量支路前后电动球阀［12］。③ 启用多条计量支路时，若瞬时流量低于流量计最大量程与启用计量支路数乘积的30%时，关闭其中一路计量支路，关闭流量计前后电动球阀（图2）。④ 当工作调压阀开度大于90%时，启用备用调压支路。若当前只有一路调压支路工作，按顺序打开备用调压支路后、前电动球阀（6205号、6201号），同时将备用调压支路设定为手动阀位调节，每20 s将备用路工作调压阀（6204）阀位开度开大10%，直到备用路工作调压阀开度达到70%。⑤ 当工作调压阀开度大于90%时，启用备用调压支路。若当前有两路调压支路工作，每20 s将备用路工作调压阀（6204）阀位开度开大10%，直到备用路工作调压阀开度达到100%；在存在多个备用支路的情况下，若自动调节支路工作调压阀开度再次达到90%以上，参照通用逻辑④，启用新的备用支路，以此类推。⑥ 在已启用备用调压支路的情况下，当自动调节支路工作调压阀阀位开度小于30%时，选取已启用的调压支路中阀位开度最小的一路（若开度相同则选取编号最大的调压支路）工作调压阀的开度调小10%。当某一调压支路工作调压阀开度为0时，关闭该支路前、后电动球阀（图3）。