上海飛奧燃氣設備有限公司　徐　箭　張飛飛　潘　良

區(qū)域調壓站的智能化實踐

上海飛奧燃氣設備有限公司徐箭張飛飛潘良

在城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)中，區(qū)域調壓站是其核心組成部分，區(qū)域調壓站是調節(jié)壓力流量的樞紐，是下游用氣安全的保障。文章敘述了區(qū)域調壓站現狀和存在的問題，討論了區(qū)域調壓站的智能化實現方式，并進行了實踐。

區(qū)域調壓站智能化方式智能化實踐

區(qū)域調壓站是對特定區(qū)域進行供氣的燃氣調壓站。在城鎮(zhèn)燃氣輸配系統(tǒng)中，區(qū)域調壓站是其核心組成部分。區(qū)域調壓站是調節(jié)壓力流量的樞紐，也是下游用氣安全的保障。

1　區(qū)域調壓站的現狀與問題

1.1區(qū)域調壓站的現狀

根據燃氣管網的壓力等級，區(qū)域調壓站可分為高中壓站、中中壓站和中低壓站。

1.1.1高中壓站的現狀

高中壓站是特定區(qū)域的主要供氣站點，對管網來說是非常重要的節(jié)點。管理人員需要對高中壓站的運行情況進行及時有效的監(jiān)測和干預。所以，高中壓站的智能化水平通常較高。

高中壓站一般通過變送器將調壓站上的壓力(壓差)、溫度、流量、閥位和泄露報警等現場信號，采集給PLC/RTU后實現遠程監(jiān)測功能。高中壓站的管理人員可以遠程監(jiān)測調壓站上的這些參數，為調壓站的安全運行提供有力的保障。

除了監(jiān)測調壓站上的這些運行參數，必要時也會對其中一些參數進行遠程干預，比如出口壓力和流量。

調壓站的出口壓力是管網安全經濟運行的重要參數。在用氣高峰時提高出口壓力以增加管網的輸氣能力；在用氣低谷時降低出口壓力以減少管網中的燃氣泄漏量。如果是有人值守站，出口壓力可以通過現場人員來調節(jié)。如果是無人值守站，那要通過壓力遙調裝置來實現。

調壓站的流量調節(jié)主要是為了在用氣高峰時可以對特定區(qū)域或用戶進行流量分配，或者是用戶嚴重欠費時關閉其用氣通道。這一般通過流量調節(jié)閥來實現，流量調節(jié)通常具備現場和遠程兩種控制方式。

另外，為了在管線出現破損造成燃氣大量泄漏時能及時切斷燃氣管線，部分高中壓站還會設置遠程切斷功能。

1.1.2中中壓站的現狀

中中壓站主要是給特定的工商業(yè)用戶供氣，其供氣區(qū)域和供氣量一般來說遠小于高中壓站。故從經濟性角度考慮，其智能化程度要比高中壓站低。

中中壓站通常只具備遠程監(jiān)測的功能，并不具備遠程控制的能力，個別特殊情況除外。

1.1.3中低壓站的現狀

中低壓站主要是給居民小區(qū)和其它低壓用戶供氣。中低壓站通常只具備調壓功能，基本沒有設置監(jiān)控設備，其管理主要是通過人工巡檢方式進行。

1.2存在的問題

1.2.1燃氣輸配管網存在的問題

燃氣輸配管網基本由高中壓站、中中壓站、中低壓站及他們之間的管線構成。

高中壓站和中中壓站基本實現了站內關鍵參數的監(jiān)測，但多數不具備壓力流量的遠程控制功能；而絕大多數的中低壓站甚至連基本的監(jiān)測功能都不具備。所以，燃氣輸配管網存在如下的問題：

(1)各區(qū)域調壓站供氣量不均衡，部分區(qū)域調壓站因流量超載導致噪音增大、故障頻發(fā)。

(2)用氣高峰時，燃氣管網壓力較低，無法滿足用戶的用氣量要求；用氣低谷時，燃氣管網壓力較高，導致管道燃氣泄漏增多、產銷差增大。

(3)下游出現安全事故時，無法對區(qū)域調壓站進行遠程切斷，增加了安全風險。

(4)中低壓站不具備遠程監(jiān)測設備，無法對中低壓站上的過濾器壓差、切斷閥開關、燃氣泄漏、箱體門開關等狀態(tài)進行監(jiān)測，對中低壓站的運行狀態(tài)不了解。采用人工巡檢的方式過于原始，不能及時發(fā)現中低壓站中出現的問題。

(5)高中壓站和中中壓站的監(jiān)測和控制通過與RTU/PLC之間的數據交換間接實現，管網監(jiān)控系統(tǒng)復雜、管理效率低下。

(6)一旦工作路調壓器故障導致該路被安全切斷閥切斷，備用路調壓器自動啟動，但是備用路的出口壓力會低于原工作路的壓力，因此會降低管網的供氣能力。

1.2.2難以增加監(jiān)控設備

中低壓站普遍都沒有設監(jiān)測與控制設備，要在目前條件下增加這些設備較為困難，主要難點在于：

(1)若要實現流量監(jiān)測，需要增加計量設備。中低壓站為了節(jié)約用地，普遍結構緊湊，通常沒有空間來增加計量設備。

(2)增加調節(jié)閥對壓力流量進行控制，成本較高。

(3)增加壓力(壓差)和溫度等遠傳儀表，成本較高。

(4)中低壓站通常采用直接作用式調壓器，無法改造成可遠程控制的調壓器。

(5)數據采集、控制及通訊都需要電源，專線供電成本很高。

2　區(qū)域調壓站的智能化實現方式

智能化是指個體對客觀事物進行合理分析、判斷及有目的地行動和有效地處理周圍環(huán)境事宜的綜合能力。區(qū)域調壓站的智能化有三方面含義：

2.1實現對區(qū)域調壓站關鍵參數的監(jiān)測功能

對于區(qū)域調壓站的關鍵參數可以進行部分監(jiān)測和整體監(jiān)測。

2.1.1部分監(jiān)測

對區(qū)域調壓站來說，最關鍵的監(jiān)測參數是流量和壓力，目前已經有帶無線遠傳功能的計量儀表和壓力儀表，分別配套智能抄表系統(tǒng)和壓力監(jiān)測系統(tǒng)，能夠初步實現對流量和壓力的監(jiān)測，這種方式已在國內逐步使用。但是，由于這種方式存在壓力和流量參數相對獨立、可擴展性差(無法拓展至壓差、閥位、泄露信號和門禁等)和運行費用高等缺點，無法真正實現對區(qū)域調壓站的監(jiān)測。

2.1.2整體監(jiān)測

為了適應區(qū)域調壓站在燃氣輸配系統(tǒng)中數量眾多的特點，要使其監(jiān)測功能具有可推廣性，必須采用具有無線遠傳功能、擴展性強、低功耗(鋰電池供電，無需外供電)、高性價比傳感元件的智能模塊。

2.2實現對區(qū)域調壓站關鍵參數的控制功能

在對區(qū)域調壓站關鍵參數進行整體監(jiān)測的基礎上，還能根據內部設定周期進行流量和壓力的自動調節(jié)，當然也能根據控制指令對流量和壓力進行遠程調節(jié)。

2.3實現對區(qū)域調壓站的自我調節(jié)和自我診斷功能

所謂自我調節(jié)功能，就是通過對歷史數據的分析，判定下一時段的調節(jié)參數需求，并完成參數的自動調節(jié)。

所謂自我診斷功能，就是通過對設備出現故障前監(jiān)測數據的分析，作為區(qū)域調壓站故障診斷和預警的依據。

3　區(qū)域調壓站的智能化實踐

為了實現區(qū)域調壓站的智能化，公司研發(fā)了1臺智能調壓站原理樣機，能夠對調壓站關鍵參數進行整體監(jiān)測以及實現對壓力流量的控制功能，系統(tǒng)原理見圖1。

圖1　智能調壓站的系統(tǒng)原理

3.1智能調壓站實現的監(jiān)測功能

智能調壓站的監(jiān)測參數見表1，其中，間接流量為計算值，僅用于流量控制。

表1　智能調壓站參數監(jiān)測

3.2智能調壓站實現的控制功能

3.2.1出口壓力的調節(jié)控制

在出口壓力范圍內分別進行出口壓力的預設、本地控制以及遠程調節(jié)，出口壓力測量值與需求值間的偏差的絕對值均不大于5%，響應時間不大于10秒。

工作路調壓器故障，緊急切斷閥切斷后，備用路調壓器自動切換工作并自動調節(jié)至原工作路的壓力。

3.2.2流量計算及限流控制

在50～1 000 m3/h的計量范圍內，間接流量的計算精度不低于±4%。

在50～1 000 m3/h的計量范圍內對智能調壓站進行遠程限流控制，流量測量值與需求值間的偏差的絕對值均不大于4%，響應時間不大于10秒。

3.2.3遠程切斷控制

在智能監(jiān)控平臺輸入遠程切斷指令，智能調壓站可以停止向下游供氣，響應時間不大于10秒。

3.3智能調壓站實現的通訊方式

通過智能控制器自帶的GSM通訊方式，實現智能調壓站的進出口壓力、標況瞬時流量、工況瞬時流量、流量上限、系統(tǒng)診斷和壓力設定報警數據等狀態(tài)參數與手機等移動設備之間的交互通訊。

通過GPRS或光纖、專用線等方式，實現智能調壓站的狀態(tài)參數與遠程控制平臺間的交互通訊。

3.4智能調壓站實現的供電方式

采用220V或太陽能外供電，可實現調制解調器連續(xù)運行、每天進行數據通訊和兩路控制等全功能模式。

無外供電情況下，使用內置鋰電池供電，并切換至省電模式，在每周一次數據通訊、壓力變化幅度較低和兩路控制等功能模式下，能正常工作2年。

4　結語

通過數字化、智能化的手段實現對區(qū)域調壓站關鍵參數的監(jiān)測、控制和分析診斷是區(qū)域調壓站智能化的方向。

智能調壓站原理樣機解決了傳統(tǒng)區(qū)域調壓站供電、通訊等棘手的問題。

同時，通過在燃氣輸配管網中批量使用智能化區(qū)域調壓站，以及對調壓站運行數據的分析，實現區(qū)域調壓站的自我調節(jié)和自我診斷將是我們的最終目標。

Intelligent Practice of District Regulator Station

Shanghai Fiorentini Gas Equipment Co., Ltd.Xu JianZhang FeifeiPan Liang

In the urban gas distribution system, district regulator station is the core part, which is the hub to adjust the pressure and flow and guarantee the downstream security. This paper describes the district regulator station's situation and the existing problems, discusses the intelligent implementation methods of district regulator station, and puts them into practice.

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