天然气长输管道分输压力控制系统配置分析

摘要：天然气输气管道工程中，压力控制是关键的技术之一，调压系统除了正确配置压力控制设备之外，还要保证当调压设备出现故障时，下游管道不超压，并能进行安全切断。在天然气分输站中，加强调压控制是确保安全供气和有效调节的重要举措。本文主要以天然气管道分输压力控制系统为例，介绍了并分析天然气长输管道分输压力控制方案及长输管道分输压力控制设备的配置，为保障天然气长输管道输气安全打下基础。

关键词：天然气;长输管道;分输压力控制系统;配置

近几年以来，天然气输气管道项目发展迅速，从西气东输横贯东西的国家级的输气大动脉到浙江、陕西、山东等各省内的输气支线等已建成投产投入运行。压力控制技术成为保障天然气长输管道安全运行的基础，能够为管道控制提供适当的压力。

1.    天然气长输管道分输压力控制方案

1.1  分输压力控制系统设计

天然气长输管道中，具有承担管控下游管道压力与流量、为下游用户提供安全平稳气源任务的是就是分输压力控制系统。分输压力控制系统在保障天然气运输安全上发挥了重要作用。在系统设计上，不仅需要满足供气标准与控制系统相关要求，还要综合分析气源条件与设施类型，进而拟定出最优、最科学的配制方案，使下游天然气用户安全、及时用气的需求满足。

从安全角度、压力调节与预防监控角度设计分输压力控制系统，最为重要的是安全系统，一切以减少安全隐患为前提。需要设计并使用安全切断阀，以更好的解决超压问题;为了更好的实现压力调节，设计压力调节系统，调节阀是系统中关键设备，在设计上需要综合考虑下游天然气分输压力与站场位置，确保设计安全合理，满足下游分输压力需求与位置标准。

1.2  调压方案的确定

为了不断提升天然气分输站的计量调压设计的科学性，运行人员必须根据天然气分输站的实际情况来设计出科学合理的调压方案，因为天然气分输站计量工作的安全性和精确性都离不开调压和超压保护装置，因此运行人员应该高度重視调压方案的作用。现阶段我国天然气管道的调压流程方案主要包括单台工作调节阀、单台工作调压阀+串联一个监控调压阀、单台工作调节阀+串联一个安全切断阀、工作监控调压阀+安全切断阀、工作调节阀+监控调压阀+安全切断阀五种形式，每种调压流程方案都独具特点，因此在不同的天然气分输站中应该充分考虑当地的实际情况，从而选择最佳的调压方案，以确保调压工作的质量和效率水平。

单台工作调节阀方案具有操作流程简单方便以及量程较小的优点，但是这种调压方案的安全性无法得到有效地保障，而且需要运行人员根据实际情况随时进行调整，因此增加了整个调压操作的工作强度。单台工作调压阀+串联一个监控调压阀方案流程操作简单方便，并且这种调压方案的安全性水平较高，因此适用的范围也较为广泛。单台工作调节阀+串联一个安全切断阀和工作监控调压阀+安全切断阀调压方案的设计则主要采用了较为科学先进的安全切断阀设置，因此可以极大保障整个天然气工程运行过程中的安全性，工作调节阀+监控调压阀+安全切断阀方案最为科学合理，其采用的三级控制模式能够极大地提高整个天然气工程运行的安全水平，在对天然气工程安全性水平要求较高的情况中，可以选择这种调压方式。

1.3  分输压力控制系统的结构

PID控制器与系统调压设施是分输压力控制系统的重要结构组成。PID是一种专业控制器，能够对管道压力进行控制，对流量进行限制，对控制指令进行传输。选用配置需要合理才能使调压设施的功用发挥到最大，现场调压设施设计配置能够有效对下游管道压力与流量进行管控，及时排除故障，减少超压带来的安全隐患。当前，分输压力控制系统调压设施的配置方式主要有安全切断阀+ 监控调压阀+ 工作调节阀以及安全切断阀+安全切断阀+ 工作调节阀两种。后者将两台安全切断阀串联设置，每一个回路不需要设置监控调节阀。

2.    天然气长输管道分输压力控制设备的配置

2.1  工作调节阀

应用气动执行机构是工作调节阀的一个特点，在有空气气源的分输站场中应用，而电动执行机构则主要应用在缺少空气气源的分输站场中。为了将分输压力控制系统的自控能力提升，需要为PID控制器留有足够的响应时间，但是因为长输管道有着较大的跨度，难以对下游用户接气站具体位置进行预估，且不能将下游接气站与分输站场间的准确距离计算出来，非常容易因两者距离远，使干扰增多，出现压力控制稳定性降低的问题。

2.2  流量调节阀设置

目前，在整个天然气分输站的下游用户迅速增多，且不同用户的用气规模差异较大，这就导致了流量不稳定的问题。施工企业必须根据现实情况设置科学合理的流量调节阀，从而保证整个天然气流量供应的稳定性，进而充分满足用户的实际需求，在天然气分输站设置科学的流量调节阀还能够提高计量设备的精确度，这样有助于保证天然气供应企业的经济效益。

设置流量调节阀能够改善整个天然气供气系统的稳定性和可靠性，并且还可以保证天然气分输站计量设备更加精确的计量流量，通过流量调节阀能够根据实际情况的需要进行流量大小的调节。一方面当流量出现了超量程的情况时，操作人员可以将流量调节阀保持最佳的开度，以满足实际工况的需要，进而避免出现流量超量程的问题，这对整个天然气工程的正常运行也起到了巨大的保护作用;另一方面则是在小流量阶段，操作人员可以根据需要适当的减小流量调节阀的开度，从而可以保证调压阀的灵敏度，避免调节阀前的流量出现瞬时过量的情况。运行人员应采取有效措施以确保流量调节阀设置的科学性。

2.3  监控调压阀

分输压力控制系统中最为重要的安全设施就是监控调压阀，其作用是在工作调压阀出现故障问题时，与工作调压阀串联的监控调压阀自动投入应用，从而替代调压阀发挥调压作用，可以始终维持分输压力控制系统功能，确保下游管道压力管控始终保持稳定，使输气更加通畅。此外，监控调压阀的动力气源可以为管道中的天然气，通过自力式调压器实现管控与监视，从而将整个分输压系统安全性与稳定性提高。

2.4  安全切断阀

分输压力控制系统中，安全切断阀也是一种常见的安全设施，在下游压力超出设计限度时，可以使用安全切断阀，将整个天然气管路切断，从而维持下游输气管道的安全与稳定。气源为管道天然气，与监控阀动力气源一致。工作调压阀与安全切断阀装置两者是独立运行的，是为了减少两者间干扰。需要维护人员手动操作才能在安全切断阀自动关闭后复位开启，安全切断阀依据分输压力不同，采取不同的调压配置方法。

2.5  调压控制器

调压系统的控制可以由专用的调压控制器实现，也可以是集成在站控系统内部，由站控系统实现。现阶段，多数项目的调压系统配套了调压控制器，此做法虽然可由调压橇厂家对整个调压系统负责，减少了业主协调的工作量，减少开车时的麻烦，但同时也增加了投资并增加了中间环节和故障点。若了解清楚各阀门的设定点及主、备回路的切换原理后，调压系统的控制功能完全可以由站控系统实现。

3.    结语

在长输天然气管道中，分输站起着承上启下的重要作用，承担着为下游用户提供安全可靠的天然气的重要作用。其压力控制系统的方案设计、设备的配置，不仅要满足相关标准规范的要求，而且要对分输站输气工艺、压力等级、下游用户情况等进行综合分析，进而选择最优的配置方案，以满足下游用户的需求，保障输气管道在安全平稳的状态下连续、高效地运行。

参考文献：

[1]王书惠.天然气长输管道分输压力控制系统技术研究[J].石油规划设计，2012，23（1）：23-26.

作者简介：

陈美璇（1993—），女，助理工程师，从事天然气管道输气技术工作。