天然气长输管道自动分输控制技术研究

天然气长输管道自动分输控制技术研究

余可爱1张雅丽2齐向上3王聪聪4

1身份证号：440233199205242013

2身份证号：230404198202120024

3身份证号：341222198608047216

4身份证号：370212198803292534

摘要：最近几年，在天然气长分输过程中，为了确保输送的安全性，有关单位将自动分输控制技术引入到天然气的输送系统中，不但减轻了工作人员的劳动强度，也防止了由于人工操作出现错误而带来的危险，而且还能使天然气输送系统的自动化和管理得以实现。文章根据天然气分输的特点，简单地分析了不同的用户种类及需求，然后探讨了天然气长输管道的自动分输技术，为今后的天然气管道输送管线的设计提供了借鉴。

关键词：天然气；长输管；自动分输

引言

随着我国天然气用户的增多，对天然气长输管道分输的需求越来越高，采用自动化的天然气分输控制技术取代了以往的手工作业模式，既能节省天然气输送费用，又能实现天然气输送的精确调控。此外，在过去，在进行人工操作的过程中，很可能会导致操作错误。而利用自动分输控制技术，可以以用户的需要为依据，构建一套完整的自动分输系统，实现对天然气进行自动化的分配，从而提高了天然气分输的安全性，从而达到满足用户的要求。

一、分输用户类型及需求

在长输管道分输的过程中，要以用户的需求为依据，并结合用户的天然气使用情况，对持续供气调峰用户和持续供气不调峰用户，以及间断供气调峰用户和可间断供气不调峰用户、小型供气用户等进行准确地区分。以下将对上述用户的种类和需求进行具体介绍：首先，继续供气调峰的用户主要是城镇中使用天然气的居民，这些居民在早、中、晚三个时间段中使用天然气最为频繁，然而，与这三个时间段相比，夜间时段正处在用气的最低水平，早、中时段所使用的天然气量有很大差异，而且，在这些居民的天然气管道中，没有储存天然气的调峰功能。第二种是连续供应不调峰的客户，以不停供应为主，这种客户天然气的使用量一直不变。第三种，可中断供应的调峰客户，就是那些承担着压缩天然气任务的加油站，这种客户，在使用天然气的时候，天然气的消耗量是不断波动的，只有夜间不使用天然气。第四，非调峰可中断供应，即由燃气电厂承担着调峰任务，和一些工业企业在白天运营，这两种类型的客户，使用的天然气相对少，而且有足够的储量，但到了晚上，也不会使用。第五，小供气用户，即每日消费不到2.0×104m3的用户，其消费年限比较久。

二、天然气长输管道自动分输控制技术策略

（一）自动分输控制方法

在天然气长输管道分输作业中，采用自动分输控制技术，能够提高分输的工作效率，减少分输的困难，根据用户的种类和使用气体的特性，设定各种种类的自动分输控制方式，从而构成一套完备的自动分输控制体系。在自动分输控制系统中，主要有以下几种：不均匀系数法、恒压控制法、到量停输法和剩余平均法，操作员要针对不同的用户，制定出适用于自己的自动分输控制方法。

在向城镇中的居民用户和加气站用户供应天然气时，操作员使用了定量停输法，对于城镇中的一般工业生产用户，因为这类用户对压力的要求比较高，而且不能暂停，因此操作员使用不均匀系数控制方法，而对于不可暂停供气的工业用户，操作员为了确保供气的连续性，操作员选择了剩余平均控制方法和恒压控制方法。对于不能中断过长时间的用户，为了确保供应不会中断，操作员选择了恒压控制方法，对于综合型用户，这类用户对供气过程没有要求，操作员选择了平均控制方法和恒压控制方法。

（二）不均匀系数法

在天然气长输管道分输的过程中，运营商采用了不均匀系数法，也就是将一天的时间，逐渐划分为不同的时段，根据过去每个时段内的天然气用量，通过一种逻辑计算的方法，来确定相应的用户的天然气分配数量和不均匀系数值。并对各时段进行了重新划分，根据当日天然气用户的使用特征进行分布，对当日各时段内的不均匀系数进行了计算，从而得到该时段的天然气分布。操作员就能够根据天然气分配数量，对长输管道中天然气的分输量进行调节，在完成当天的天然气分输工作后，再对天然气用户在过去一周的使用情况进行重新计算，并对每个时段的气体分配量和不均匀系数数值进行分析，从而保证了天然气分配的科学性与合理性。

（三）采用恒压控制法

在天然气分输时，不可避免地会出现供应不稳的现象，因此，对于需要有高供应稳定性的客户，运营商可以采用中恒压控制技术，保证向客户提供稳定的供应。这种控制方法的运用原理，从如下方面进行阐述：首先，操作者必须开启长输管线阀门，在支路管线与备用支路管线上，采用恒压控制方法，设定常用支路管道的气压数值，备用支路管道的气压数值要比常用支路管道的气压数值小。第二，当支路发生了故障时，操作员必须让支路的出口气压低于原来的气压，然后才能开启备用支路，并且重新调节备用支路的气压，这样才能保证气体的供应不中断，从而满足使用者的气体供应。

（四）到量停输法

因各客户的天然气分输需求不同，因此，运行中要根据客户的天然气分输的特性，选用相应的分输方法。对于不能在供气时中断的客户，必须采取定量分析的方式，并在定量分析时，设定相应的流速保护。这一控制方法的工作逻辑，将从如下方面进行阐述：首先，在天然气分输时，若使用者有很高的压力需求，则必须在使用者的压力低于原先设定的压力极限时，才能启动供应，若此时没有实现天然气分输，则必须采用恒压供应控制方法，对天然气供应的阀门进行调节。第二，若当天所输气量低于99%，则须再次开启长输气口，持续输送，直到满足所要求的供气量，才可关掉长输气口。为了保证天然气分输的安全，必须对天然气分输压力进行有效地控制。

（五）剩余平均法

在天然气长输管道分输过程中，利用剩余平均法，可以很好地对天然气分配量进行控制，根据用户对天然气分输的需求，比如，对天然气分输量变化波动小的用户和对天然气分输稳定性高的用户，还有对天然气分输压力小的用户，均可以使用剩余平均法。运营商根据用户在各个时段的天然气使用情况，和用户残余天然气的量，来计算出用户在各个时段的平均使用情况，天然气使用情况，也就是该时段用户的天然气使用情况，然后利用自动调整的方式，对用户进行当日的天然气分输。

（六）偏差调校控制逻辑

偏差调校控制逻辑有利于提高长输管道分输的精度，该控制逻辑也适用于其他的自动控制技术。当用户天然气分输量很大时，或与实际分配的分输量不一致时，操作者就可以利用偏差调整的控制逻辑。当天然气分输量的偏差很小，在20%之内时，自动化分输控制系统就会调节误差值，将分输的压力设定为恒压，当燃气分输量的偏差超过20%的时候，操作员就必须使用自动分输控制系统，将分输压力设定在最大值，保证在每一个时段内的分输压力都会被再次调节，并再次对使用者的分输量进行计算，从而保证使用者天然气分输的准确性。

结论

总而言之，在长输管道的分输过程中，会耗费作业人员很多的时间和精力，从而提高了分输的费用。然而，如果使用了自动分输控制技术，就能够按照用户的要求，对其进行自动化的分输，这样既能够减少作业人员的工作难度，又能够减少天然气分输的风险，从而推动天然气在长输管道的分输中具有自动化的特性，从而提高了天然气的分输和管理的水平。

参考文献：

[1]熊雅琴.天然气集输系统计量输差原因与控制措施[J].化工管理，2020(18)：7-8.

[2]师小杰.天然气长输管道输差的成因与管控[J].广东化工，2020，44(19)：99，101.