对天然气长输管道分输压力控制系统的探析

樊军康 张鑫

摘 要：随着我国发展速度的加快，天然气逐渐成为我国使用最广泛的资源，合理运用这一资源可以有效降低不可再生资源使用率，基于这一 原因，天然气得到广大人民群众的关注。文章主要分析讨论分输压力控制系统，希望可以降低天然气在管道内部运输时的危险系数，解决社会资源短缺问题，提高天然气使用的安全可靠性，全面保障用户生命安全。

关键词：天然气;长输管道;分输压力;控制系统;探析

随着能源消耗量的加大，全球可用能源数量越来越少，故此我们应当提高对可再生能源的研究力度，在确保人们生活质量的同时解决不可再生资源。天然气的出现完全符合这一发展理念，其在人类生产生活中发挥极其重要的作用，且应用范围较广。压力控制技术是提高天然气长输管道安全性与可靠性的重要手段，可以在使用过程中及时控压、切断作业。由此可以看出，研究天然气长输管道分输压力控制系统的重要性。

1.天然气长输管道分输压力控制系统设计与结构

1.1天然气长输管道分输压力控制系统设计

管理调控管道压力以及流量、确保下游用户可以持续平稳使用天然气是分输压力控制系统在天然气长输管道中的主要作用。其不仅可以保障天然气分输与相应设施的安全，也能优化系统设计与技术配置结构，在满足压力控制系统供气指标的同时也能分析管道设施类型以及气源条件，为挑选系统配置方案提供便利，确保下游管道压力控制与输气工作的安全可靠性，满足下游用户的用气需求。

安全系统、压力调节系统以及预防监控系统是系统控制设计工作中缺一不可的内容。安全系统是设计工作的重中之重，若该系统发生问题，便会给下游管道造成巨大压力。故此在拟定设计方案时，应将安全切断阀融合至设计方案中，以此应对系统超压问题;该系统的调压功能主要依赖于调压系统，下游阶段的天然气分输压力与站场位置的匹配度是设计调节阀时应注意的要点;预防监控系统在整个系统中，主要起预防作用[1]。

1.2天然气长输管道分输压力控制系统结构

现场调压设备以及PID控制器是分输压力控制系统的主要内容。在系统运行过程中，可以将PID控制器视为专用控制器，除此之外，还可以将其放置在集成站控制系统中，以此达成控压为主、限流为辅的运行目的。在调控压力值时，若正常设备出现问题，就会影响下游用户接收天然气压力的安全性与稳定性，同时还会诱发超压事故，故此，在设置调压设备时，应着重分析分输压力控制系统的囊括范围。“SSV+SSV+PV”（即安全切断阀+安全切断阀+工作调节阀）以及“SSV+PCV+PV”（即安全切断阀+监控调压阀+工作调节阀）是我国石油天然气长输管道分输调压设备主要采用的两种形式[2]，这两种方式均符合国内外标准范围条款规定。

2.天然气长输管道分输压力控制系统的选择配置

2.1工作调节阀

调压阀是控制系统中不可缺少的调压设备，它既能接受控制器的指令，又能有效地控制下游压力和流量[3]。

调节阀种类较多，可根据实际情况选择不同结构的控制阀。就眼下我国情况来讲，天然气长输管道分输站场主要采用轴流控制阀。调节阀的泄漏等级应高于ANSI/FCI-70-2标准Ⅳ级要求。在条件较差的情况下，阀门一米处的噪音分贝应严格把控在85以下。当控制阀与工况匹配时，其开度运行在5%-85%之间。

气动执行机构适用于空气气源工艺站场;电动执行机构（带电控单元气动执行机构）适用于无空气气源工艺站场。站在自动控制的角度来看，吸纳变量的空间以及PID回路响应时间是PID回路控制过程中不可缺少的重要元素。在设计管道工程方案时，工作人员无法获知下游接气门站相关信息，基于此，在工程运行阶段就会出现调节阀与接气站相互影响问题。

2.2监控调节阀

压力调节既能监控设备的压力，又能保证系统的安全运行[4]。当压力设备出现问题时，与之相关的监控调节阀会自动开始运行。

借助监控调节阀，可以确保下游天然气管道使用的平稳性，提高供气安全指数，避免因供气停止对人们生活生产造成影响。若调节阀工作压力调节数值小于设定值，则能自动开启压力控制装置，实时监测管道压力值。所以，在选择调节阀时还可以选择电磁阀自力式监控调节，借助电磁阀提高系统运行的安全性。将监控指挥其融合至系统中可有效提升工作效率，但该种方式也存在不足之处，例如，其在运行时会消耗少量管道气体。一般情况下，传统的工作调节阀设置的压力值不会高于监控调节阀的压力值。

2.3安全切断阀与PID控制

下游压力溢出时，可以通过安全切断阀及时断开天然气运行管路，降低管道不良事故发生概率。该项技术也是系统中不可缺少的安全设备。其与监控调节阀都使用天然气动力气源。安全切断阀与工作调节阀相隔较远，不会出现相互干扰影响情况。安全切断阀在自行关闭后需要借助人为力量操作，方能重新复位开启。安全切断阀在不同分输压力控制系统调节设施配置中有不同的设置方式。

在“SSV+PCV+PV”模式下，安全切断阀的设定值应大于工作调节阀与监控调节阀的数值，确保其长期处于开启状态，若工作调节阀、监控调节阀无法正常工作，致使下游管道压力超标时，安全切断阀便会自动切断管路，确保管道与场站的安全。在另一模式下，应保证双安全切断阀数值的相同性，提高工作调节阀的对应数值[5]。当调节阀出现故障时，可以借助双安全切断阀切断气路，提高下游管道安全系数。

PID压力控制系统是我国常见的压控方式，随着我国科技水平的提升，该种方式的运用率也越来越高。在运输天然气时，应合理把控天然气的流量及压力，避免因流量超标引起的设备损坏问题，全面提高其数据安全可靠性，降低安全隐患发生概率。

2.4电动执行机构 带电控气动执行机构以及气动执行机构

电动执行机构通过电子正反向转动执行传输器发出的控制指令，执行时过度依赖于电机速度，而转速过慢则使旋转导向跟踪变慢，在设计时应确保有足够的储气空间，应依“下游管储气能力>天然气管道最大输气量1/25”的要求进行位置调配，保证下游分输管道压力不受影响[6]。

电控单元气动执行机构主要应用于气源缺乏的站场，现有天然气是作动器的主要气源，因此，它的跟蹤速度不会太慢，而且对下游管道的储气性能要求不高。选取位置时，可依「下游管道储存能力>天然气长输管道1/200」的原则，合理控制输送压力。气动执行机构主要作用于有气源的站场，所用气源为净化空气。其特征要求以及标准与电控单元气动执行机构相同。

结语：综上所述，只有在运输过程中提高对运输管道压力的管控力度，确保其长期处在可靠的范围内，才能确保其安全性。在管控过程中，管理人员应严格把控下游流量以及压力，只有这样，才能提高天然气运输的安全性与高效性，规避隐患事故发生。

参考文献：

[1]徐勇俊，方忠.天然气长输管道分输压力控制系统技术研究[J].当代化工研究，2021（08）：42-43.

[2]吴国祥.天然气长输管道分输压力控制系统分析[J].化工管理，2019（35）：171-172.

[3]丁长瑞，单超.天然气长输管道分输压力控制系统分析[J].当代化工研究，2018（06）：86-88.

[4]唐启桓，罗皓，白龙.天然气长输管道分输压力控制系统分析[J].化工管理，2017（33）：215.

[5]任福建.天然气长输管道分输压力控制系统分析[J].化工管理，2017（21）：193.

[6]鬲丽华.天然气长输管道分输压力控制系统技术研究[J].石化技术，2016，23（11）：3+6.