天然氣儲配站工藝過程的自動控制

天然氣儲配站工藝過程的自動控制李顏強，黃葵，李麗引言天然氣儲配站是城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)重要設(shè)施，隨著翰配系統(tǒng)的自動化管理水平的不斷提高，天然氣儲配站的自動控制要求和方式成為迫切需要解決的技術(shù)問題。本文結(jié)合天然氣儲配站的典型工藝流程，對其工藝的自動控制要求和實現(xiàn)方式進(jìn)行探討。典型天然氣儲配站工藝流程在城市天然氣輸配系統(tǒng)中，天然氣儲配站接收氣源來氣，進(jìn)行儲存，控制供氣壓力，起著儲氣調(diào)峰、輸氣配氣、氣量調(diào)度的重要作用，是輸配系統(tǒng)中的重要樞紐。典型天然氣儲配站的工藝流程（見圖一），天然氣儲配站一般由儲存設(shè)施（如高壓球罐）、調(diào)壓設(shè)施（若干組調(diào)壓器）、計量設(shè)施（若干組計量裝置）、控制調(diào)節(jié)閥門等組成。高壓天然氣進(jìn)入儲配站，經(jīng)計量組A后，在用氣低峰時，一路沿調(diào)壓組A穩(wěn)壓后進(jìn)入高壓球罐儲存;另一路經(jīng)調(diào)壓組B進(jìn)入城市中壓管網(wǎng);第3路經(jīng)調(diào)壓組D進(jìn)入城市高壓管道。在用氣高峰時，進(jìn)站天然氣經(jīng)調(diào)壓組B和調(diào)壓組D分別進(jìn)入城市中壓管網(wǎng)和高壓管網(wǎng)。高壓球罐中的天然氣一路經(jīng)調(diào)壓組B進(jìn)入中壓管網(wǎng)，另一路經(jīng)調(diào)尿組c進(jìn)入高壓管網(wǎng)進(jìn)行調(diào)峰。在工藝流程的設(shè)置上，需要注意3個問題。在高壓球罐的進(jìn)罐總管上，設(shè)置調(diào)節(jié)閥(T)，其目的是自動控制儲氣時的進(jìn)罐流量，降低因天然氣進(jìn)罐引起調(diào)壓組A前的壓力波動，其控制參數(shù)可采用進(jìn)站壓力。調(diào)壓組和計量組的設(shè)置應(yīng)根據(jù)具休情況加以調(diào)整，適應(yīng)輸配系統(tǒng)的不同要求，其管路的設(shè)置應(yīng)能適應(yīng)流量的變化.高壓球罐往往山數(shù)個球罐組成，在罐區(qū)管路的設(shè)置上應(yīng)考慮調(diào)度運行的尺活性，最大限度地利用球罐的壓力和儲氣能力。3工藝測控要求為了滿足生產(chǎn)要求，保證工藝系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)工藝自動化運行，必須對過程工藝參數(shù)進(jìn)行實時的測控。主要參數(shù)為壓力、流量和閥門控制。對于壓力，儲配站工藝系統(tǒng)中主要應(yīng)對進(jìn)出站總管、調(diào)壓組進(jìn)出總管、調(diào)壓器前后、過濾器前后、高壓罐內(nèi)部等位置的壓力進(jìn)行監(jiān)測.對于流量，一般應(yīng)對進(jìn)站總管、出站高壓總管、出站中壓總管的流量進(jìn)行監(jiān)測。壓力和流量的監(jiān)測是實現(xiàn)工藝系統(tǒng)自動化運行的關(guān)鍵因素。對于閥門，無論是電動或手動閥門，均應(yīng)有開閉狀態(tài)顯示。對于電動閥門，還應(yīng)該實現(xiàn)現(xiàn)場和控制室操作，并能通過自控系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。為了對工藝運行出現(xiàn)的異常情況及時發(fā)現(xiàn)并處理，保證設(shè)備運行安全，必須采取必要的安全保護措施，主要措施有:進(jìn)站壓力超過站內(nèi)設(shè)計壓力時，能及時報警并關(guān)閉進(jìn)站總閥。調(diào)壓組出口壓力超過設(shè)定值，能發(fā)出報警并關(guān)閉調(diào)壓組總管閥門，安全閥開啟放散。高壓罐超過設(shè)定值，能及時報警并關(guān)閉罐進(jìn)口閥門。罐壓繼續(xù)升高時，安全閥應(yīng)開啟放散。工藝裝置區(qū)和罐區(qū)應(yīng)設(shè)置可燃?xì)庑轁舛葯z測裝置，對泄漏進(jìn)行檢測和報警。4工藝過程自動化運行方式儲配站在運行時，應(yīng)由電動閥門和電動控制調(diào)節(jié)閥根據(jù)監(jiān)測的現(xiàn)場運行參數(shù)，由計算機進(jìn)行判斷和自動操作，完成站內(nèi)工藝的自動化運行。在工況變化和必要時，可以進(jìn)行人工調(diào)整和干預(yù)性操作。自動化運行方式可分為儲氣調(diào)峰過程、調(diào)壓器和流量計的切換過程和高壓罐的自動運行等方面，其監(jiān)控參數(shù)為壓力和流量。4.1儲氣調(diào)峰過程當(dāng)用氣量從高峰逐漸下降，出站高壓流量等于或小于進(jìn)站流量時，則關(guān)閉電動閥C。當(dāng)流量繼續(xù)下降至出站高壓流量與出站中壓流量之和等于或小于進(jìn)站流量，則開啟電動閥A和B1，同時關(guān)閉電動閥B2，儲氣開始.進(jìn)罐總管電動控制閥T根據(jù)進(jìn)站壓力自動調(diào)節(jié)進(jìn)罐流量。當(dāng)進(jìn)罐流量過大或出站流量增加時，進(jìn)站壓力將降低，則控制閥T自動關(guān)小以減少進(jìn)罐流量，當(dāng)進(jìn)站壓力恢復(fù)到止常時，控制閥自動開大以增加進(jìn)罐流量。這樣，避免了儲氣開始時太大的進(jìn)罐流量造成的進(jìn)站壓力過快下降，并可隨著出站流量的變化調(diào)節(jié)進(jìn)罐的流量。這樣保證了高、中壓管網(wǎng)用氣后的天然氣進(jìn)入球罐儲存。當(dāng)用氣量從低峰上升時，則進(jìn)站壓力下降，當(dāng)壓力下降一定值時，關(guān)閉電動閥B1，開啟電動閥B2，當(dāng)進(jìn)站壓力再下降至某一定值時，關(guān)閉電動閥A，打開電動閥C，調(diào)峰補氣開始，進(jìn)入高峰運行狀態(tài)。4.2調(diào)壓器的自動切換（1） 調(diào)壓組B（高-中壓調(diào)壓器組）當(dāng)用氣高峰時，電動閥B2打開，B1關(guān)閉。隨著用氣量的逐漸增大，通過對調(diào)壓組B匯管壓力信號的判斷，自動控制調(diào)壓器前電動閥門的逐臺打開，使調(diào)壓器逐臺投入運行。當(dāng)川氣低峰時，電動閥B2關(guān)閉，B1打開。隨著用氣量的逐漸減小，通過對計量組B的流量信號的判斷，自動控制調(diào)壓器前電動閥門的逐臺關(guān)閉，使調(diào)壓器逐臺停止運行.（2） 調(diào)壓組C、D（高-高壓調(diào)壓器組）電動閥D常開。隨著用氣量逐漸增大，通過對調(diào)壓組D匯管壓力信號的判斷，自動控制調(diào)壓組D調(diào)壓器前電動閥的逐臺打開，使調(diào)壓器逐臺投入運行.當(dāng)進(jìn)站流量小于高壓出站流量時，C打開，使調(diào)壓組C的調(diào)壓器投入運行。隨著用氣量的逐漸減小，通過對計量組C的流量信號的判斷，當(dāng)進(jìn)站流量等于高壓出站流量時，關(guān)閉電動閥C。隨著流量的繼續(xù)減小，逐臺關(guān)閉調(diào)壓組D中每臺調(diào)壓器前的電動閥門，使調(diào)壓器逐臺停止運行。4.3流量計的自動切換當(dāng)流量較小時，1臺流量計工作，根據(jù)檢測的流量信號判斷當(dāng)流量增大到某一值時，打開另一臺流量計前的電動閥門，使另一臺流量計也投入運行。當(dāng)流量減小到某一值時，關(guān)閉其中一臺流量計前的電動閥門，該臺流量計停止運行。4.4儲罐的自動運行4.4.1儲氣控制打開電動閥A及控制閥T并進(jìn)行下列程序：（1） 可充裝的球罐罐位的選擇；（2） 被選中充裝球罐現(xiàn)狀的檢查和可充裝條件的完備；（3） 充裝過程的啟動和充裝流量的控制；（4） 充裝限制和自動切換。4.4.2補氣控制儲罐在用氣高峰時，承擔(dān)著同時向高壓管網(wǎng)和中壓管網(wǎng)補氣的任務(wù)。依據(jù)每臺球罐的運行壓力從低到高的判別程序，確定其中一個球罐的罐位，完成利用儲罐高壓段的儲氣向高壓管網(wǎng)補充，剩余氣向中壓管網(wǎng)補充的任務(wù)。向高壓管網(wǎng)補氣的控制程序為：（1） 是否需要補氣的條件判斷和啟動；（2） 自動選擇向高壓管網(wǎng)補氣的罐位；（3） 被選中向高壓管網(wǎng)補氣儲罐現(xiàn)狀檢查和補氣條件的完備；（4） 向高壓管網(wǎng)補氣過程的啟動、操作；（5）補氣過程