王春

摘 ?要：天然氣管道分輸主要有人工手動(dòng)分輸、站控SCADA系統(tǒng)操作分輸、國(guó)家管網(wǎng)油氣調(diào)控中心遠(yuǎn)程分輸和自動(dòng)分輸，隨著用戶不斷增多，人工分輸控制已不能適應(yīng)現(xiàn)在的需求，為了解決大量分輸用戶的供氣準(zhǔn)確性和安全性問(wèn)題，根據(jù)以往的分輸模式，分析了天然氣長(zhǎng)輸管道分輸用戶的類型、用氣特點(diǎn)和不同用氣需求，確定了用戶的分輸方式和安全保護(hù)設(shè)定保護(hù)值，提出了不同的自動(dòng)分輸供氣模式以及相應(yīng)的控制邏輯和自動(dòng)分輸安全保護(hù)邏輯。本文提出的自動(dòng)分輸控制、安全保護(hù)邏輯模式，建議推廣使用。

關(guān)鍵詞：天然氣 長(zhǎng)輸管道 分輸模式 應(yīng)用

天然氣長(zhǎng)輸管道持續(xù)快速發(fā)展，天然氣用戶規(guī)模也不斷擴(kuò)大，為提升天然氣管道精細(xì)化管理水平，進(jìn)一步統(tǒng)一和規(guī)范天然氣管道用戶日指定自動(dòng)分輸技術(shù)方式，解決站場(chǎng)天然氣分輸過(guò)程中的壓力、流量調(diào)節(jié)占用操作人員大量的時(shí)間和精力，保證站場(chǎng)分輸任務(wù)安全、有效的完成，建立一套標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)分輸控制技術(shù)。目前輸氣場(chǎng)站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)天然氣分輸控制與管理的自動(dòng)化，但主要基于SCADA系統(tǒng)國(guó)調(diào)操作分輸或站控操作分輸，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分輸主要是根據(jù)分輸用戶的供氣特點(diǎn)，制定不同的自動(dòng)分輸控制邏輯，自動(dòng)完成用戶分輸?shù)母黜?xiàng)操作。實(shí)現(xiàn)分輸站場(chǎng)基于日指定量的自動(dòng)分輸控制，簡(jiǎn)化操作人員日常操作行為，降低人為操作風(fēng)險(xiǎn)。

一、自動(dòng)分輸控制系統(tǒng)方案

實(shí)現(xiàn)安全高效的日指定分輸精準(zhǔn)控制，系統(tǒng)應(yīng)具有相應(yīng)的故障保護(hù)功能及自動(dòng)分輸控制功能。

二、自動(dòng)分輸方式

天然氣自動(dòng)分輸方式主要包括：到量停輸、恒壓、不均勻系數(shù)、剩余平均模式。

1、到量停輸模式。設(shè)定每日根據(jù)國(guó)家管網(wǎng)調(diào)度中心下達(dá)日指定輸氣量，在投用自動(dòng)分屬功能后，分輸?shù)饺罩付孔詣?dòng)關(guān)閥，停輸操作。不啟用到量停輸功能，會(huì)在分輸量達(dá)到設(shè)定量時(shí)切換到低壓恒壓輸氣模式，保證下游用戶持續(xù)供氣，此方法便于下游不可停輸，有最低壓力保護(hù)用戶。此模式獨(dú)立于其他三種模式，可以與其他三種模式同時(shí)存在。

2、恒壓模式。設(shè)定調(diào)節(jié)閥后壓力，保持恒定壓力輸氣的模式。此模式可以保證壓力溫度，操作方便，對(duì)輸氣量和瞬時(shí)流量沒(méi)有要求。對(duì)于穩(wěn)定供氣的不可中斷用戶，自動(dòng)分輸采用恒壓控制模式，正常輸氣時(shí)采用設(shè)定值恒壓供氣，所有支路的管路控制球閥均保持常開(kāi)，在用支路和備用支路均采用壓力控制，在用支路壓力設(shè)定值按照需求運(yùn)行壓力設(shè)定，備用支路壓力設(shè)定值為控制壓力低限值（按照用戶低壓保護(hù)壓力設(shè)定），當(dāng)在用支路故障關(guān)斷，出口壓力低于控制壓力低限值時(shí)，備用支路啟輸，保持控制壓力低限恒壓輸氣。以滿足用戶供氣的連續(xù)性和最低壓力要求，不會(huì)因支路切換和截?cái)嚅y開(kāi)啟時(shí)間造成用戶供氣中斷。

3.不均勻系數(shù)模式。所謂不均勻系數(shù)就是計(jì)算出過(guò)去7天，每天在某一個(gè)時(shí)間段的輸送量占當(dāng)天多少比例的系數(shù)。再乘以當(dāng)天的設(shè)定量，算出當(dāng)前時(shí)段的輸氣流量，再進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，進(jìn)行當(dāng)前時(shí)段的輸氣。此方法便于下游長(zhǎng)期輸氣不停輸，并且用氣規(guī)律的用戶。對(duì)于不可中斷且有配氣壓力需求用戶，自動(dòng)分輸采用綜合權(quán)法控制。不均勻系數(shù)法采用流量控制為主、壓力控制為輔方式，并針對(duì)用戶壓力超限、是否允許到量停輸、最低允許運(yùn)行流量、實(shí)際用氣需求與日指定偏差較大等情況，采取相應(yīng)的壓力超限控制、到量停輸、低流量保護(hù)、偏差調(diào)校等4種輔助控制。

其計(jì)算方式為：將每天劃分成N個(gè)時(shí)段（默認(rèn)為12個(gè)時(shí)段，可設(shè)置），根據(jù)過(guò)去M天（默認(rèn)為7天，可設(shè)置）用氣規(guī)律，計(jì)算當(dāng)天各時(shí)段所占日總輸量的不均勻系數(shù)，則當(dāng)前時(shí)段的輸氣設(shè)定值即為“日指定分輸量×當(dāng)前時(shí)段的不均勻系數(shù)”。

計(jì)算公式為：

其中Xwt為每個(gè)時(shí)段的不均勻系數(shù)；

Qh為過(guò)去M天此時(shí)段的實(shí)際輸氣量；

Qd為過(guò)去M天每天的總輸氣量；

Qutn為當(dāng)日已完成輸氣累積量；

流量設(shè)定值計(jì)算公式如下：

其中Qset為當(dāng)前時(shí)段輸氣量設(shè)定值；

Qa為日指定輸氣量；

Qutn為當(dāng)日已完成輸氣累積量；

Xwt[i]為當(dāng)前時(shí)段不均勻系數(shù)；

4.剩余平均模式。采用計(jì)算設(shè)定量減去已輸氣量，算出剩余量，再平均到剩余時(shí)間的一種流量輸氣方式。此方式便于輸氣量固定，對(duì)瞬時(shí)量沒(méi)有要求的用戶。

剩余平均模式適用于各時(shí)段用氣分布比較均勻，且無(wú)壓力限制的用戶。剩余平均法即剩余供氣量（日指定量-已供氣量）按照剩余小時(shí)平均分配。每個(gè)時(shí)段的流量設(shè)定值計(jì)算方法如下：

Q（小時(shí)流量）= （日指定量-已供氣量）/剩余小時(shí)

三、停止分輸模式

1.低壓保護(hù)模式。在流量控制模式下，為保護(hù)下游管道壓力低限，并保持持續(xù)輸氣方式。在調(diào)節(jié)閥出口壓力低于設(shè)定壓力后，進(jìn)入低壓保護(hù)，確保壓力不低于最低壓力，當(dāng)前流量低于流量設(shè)定值后退出低壓保護(hù)模式。

2.高壓保護(hù)模式。在流量控制模式下，為保護(hù)下游管道壓力上限持續(xù)輸氣方式。進(jìn)入高壓模式的條件只有一個(gè)，在調(diào)節(jié)閥出口壓力高于設(shè)定壓力后，為保護(hù)輸氣安全進(jìn)入壓力高壓保護(hù)，采用高壓恒壓模式。當(dāng)前流量高于設(shè)定流量值時(shí)退出高壓保護(hù)模式。

3.低流量停輸。在壓力控制模式下，為保護(hù)輸氣計(jì)量準(zhǔn)確，在當(dāng)前流量低于流量低限設(shè)定值持續(xù)300秒（可設(shè)置）后，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉球閥進(jìn)行低流量停輸。在當(dāng)壓力低于壓力低限設(shè)定值時(shí)觸發(fā)低流量再啟輸報(bào)警。自動(dòng)開(kāi)球閥，通過(guò)恒定壓力設(shè)定值進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)。低流量停輸和低壓?jiǎn)⑤敒橄嗷リP(guān)聯(lián)的啟/停邏輯。

4.高流量保護(hù)。在壓力控制模式下，為保證流量計(jì)安全，不損壞流量計(jì)，設(shè)定流量高限值，在當(dāng)前流量高于流量高限設(shè)定值持續(xù)10秒（不可設(shè)置）后，進(jìn)入高流量保護(hù)。采取流量上限設(shè)定值的90%進(jìn)行流量調(diào)節(jié)輸氣。當(dāng)壓力達(dá)到恒壓壓力設(shè)定值時(shí)退出高流量保護(hù)。

5.低溫保護(hù)模式。在流量控制模式下，為保護(hù)下游管道不出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，當(dāng)溫度達(dá)到溫度低限設(shè)定值后，采取當(dāng)前調(diào)節(jié)閥出口壓力輸氣，確保壓力不再降低。當(dāng)溫度超過(guò)最大溫度，且當(dāng)前流量小于流量設(shè)定值后120秒（可設(shè)置），退出低溫模式。

6.到時(shí)間啟輸功能。在前一次到量停輸后，啟用自動(dòng)啟輸功能，并設(shè)置啟輸時(shí)間，自動(dòng)分輸持續(xù)投用。到達(dá)時(shí)間前將日指定量重新設(shè)定（大于之前設(shè)定，或流量計(jì)清零）。到時(shí)間后會(huì)自動(dòng)打開(kāi)調(diào)壓撬球閥，然后自動(dòng)投用之前輸氣模式繼續(xù)輸氣。到時(shí)間啟輸與到量停輸互為啟/停邏輯。

（作者單位：國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)西南管道有限責(zé)任公司貴陽(yáng)輸油氣分公司）