天然气管道输送自动化技术研究

天然气管道输送自动化技术研究

刘艺博

内蒙古西部天然气管道运行有限责任公司  内蒙古自治区呼和浩特市  010000

摘要：探索管道天然气自动化输气系统，实现天然气远距离自动输送具有十分重要的意义。随着社会的不断发展，天然气已经成为人们生活中不可缺少的一部分，而自动化管道运输也是众多天然气运输方式中满足下游用户对天然气需求的一种方式，管道输送不但可以降低企业成本，同时也能保证输送管道的稳定和安全，而且可以进行生产线的远程监控和工作人员的管理。国内天然气输送大部分采用管道运输方式，燃气管道的安全设计、制造、安装、施工、维护和巡查等环节需重点关注，近年来燃气安全事故的发生频次居高不下，巡查及维护保养燃气管线的压力大，需要运用科技力量满足日益增长的安全需求。

关键词：天然气；管道输送；自动化

引言

近年来，为了更好地满足社会各行业的应用需求，许多国家对天然气管道运输自动化技术进行了研究，希望提高天然气的运输效率，确保整个运输过程的安全稳定，将更多的天然气输送给用户。但如何采取有效的方法，有效利用自动化技术，确保天然气管道运输的全过程，是一个值得深入思考的课题。

1 自动化输气技术介绍

首先，从硬件入手，保证设备正常运行。包括光缆、无线通信线路及数据采集装置和控制设备，包括管道测压装置、温度计、流量计以及压力传感器等自动化测量设备，通过数据采集装置可以将现场压力、温度以及流量等各种监测信息传送到控制中心，以实现天然气管道自动实时监测的目的。其次，对控制系统中所有硬件、软件、接口等都要进行严格测试，保证系统可以正常运行，包括无线传输系统、通讯协议、数据采集、数据存储和处理等，以实现自动输气系统软硬件匹配，满足天然气下游用户用气需求。最后，建立起一套完善的控制系统和控制逻辑流程，提高整体的自动化输气功能，实现整个输气管网自动化运行。系统控制逻辑主要包括逻辑判断、自动调节、保护和故障诊断等内容，通过 SCADA 系统及 PLC 系统参数设置以实现远程监控和数据交换。

2 天然气管道输送自动化与自动化控制现状

发达国家对天然气管道运输自动化技术的研究起步相对较早，因此其自动化控制技术水平相对较高。他们已经进入了天然气管道运输自动化发展的新时代。利用自动化控制技术，有效提高了天然气管道运输效率、天然气利用率和天然气管道输送安全性。与发达国家相比，中国对天然气管道运输自动化技术的研究起步较晚。但得益于多年的稳步发展和实践创新，我国天然气管道运输自动化水平已达到国际先进水平。作为中国规模最大、最具代表性的天然气管道建设项目，西气东输工程向世界充分展示了中国天然气管道运输自动化水平。目前，我国天然气管道运输的主要自动化控制技术是SCADA系统，全称为数据采集与监控系统。它是天然气管道运输技术和计算机技术的有机结合，广泛应用于电力系统、供水系统和其他系统。该系统的工作模式为利用计算机对现场运行设备展开监视和控制，并在监控过程中收集、储存和分析各项数据，从而能及时发现安全隐患并预警，帮助从业人员及时解决隐患问题，避免经济损失。另外，SCADA系统可实现对天然气输送状态的实时动态检测，有效减少工作人员的工作量，对于危险性较强的检测工作，工作人员无须亲临现场，从而保证了检测工作人员的安全性。

3 天然气管道运输自动化技术

3.1 输送风险评估

天然气管道运输风险评估是天然气管道输送自动化控制技术的一个关键方面。是指根据天然气管道中发生的各种安全隐患的频率、危害性和来源，对天然气管道的运输风险进行分类。目前，专业人士通过分析天然气管道输送过程中产生的健康问题、安全问题、环保问题、经济损失、声誉损失、业务中断情况和治安情况，将天然气管道输送风险分为高风险、较高风险和中等风险三类，利用自动化控制软件对天然气管道输送状况开展定性分析和定量分析，利用适当的数学演绎模型预测天然气管道输送结果，从而提前发现风险点，采取有针对性的必要措施规避风险，将安全问题发生的可能性降到最低。

3.2 自动化输气报警系统设置

科学合理设置天然气自动化输气报警参数。在实行自动化输气过程中，实时监控管道中天然气的参数，通过现场远程仪表将相关的信息传输到站控系统服务器中，针对输气管道内气体关键的参数信息进行重要参数设置，包括气体重要参数上下限及声光报警上下限，因此输气站内SCADA系统重要参数的设置对输气站自动输气模式起着核心作用。参数报警是指当SCADA系统中存在设备状态改变提示、异常指标或突发意外时，系统采用声光报警的形式通知操作员予以了解、重视或者采取行动的信息，能方便值班员更直观，敏捷地发现设备状态的异常情况，科学实现人机功能分配，保障场站的安全生产运行。

3.3 负压波法管道泄漏检测技术

通过负压波法管道泄漏检测技术，可以有效地检测和定位管线中的天然气，而且不需要复杂的管道模型，就可以达到精确的定位，为各项任务的成功实施提供了有力的支持，该技术在现代检测行业中获得了普遍的应用。通过利用最新的技术，负压波法管道泄漏检测控制系统可以有效地处理数据信息，而且可以实现长距离天然气输送的精确定位，从而加强对内部天然气使用的实时监控。当泄漏量达到1%时，控制器会给出告警提示，而且可以精确地播报出泄漏的实际状况和方位。中国的大型天然气管线已经使用了这种方法来提升输送效能。

3.4 燃气风险评估

因为各个地区的地质条件、气候环境等因素不同，其天然气的具体成分也不同，不同种类的天然气需要不同类型的天然气管道用于输送，所以天然气被开采后，需要对天然气开展风险评估，挑选适合该种天然气的传输管道。天然气风险评估主要是对天然气的失效程度开展评估，天然气的失效包括两种情况：一是天然气不能散发热量，二是天然气因为其中掺杂了超出标准量的杂质气体且杂质气体不适合加热或不能用于加热。如果天然气失效但却没有体现在评估结果中，则天然气一旦投入使用便会引发严重的后果。

3.5 优化系统自动化控制程序

不断优化自动化输气技术，多举措完善自动化输气系统可靠性。输气站实时监控天然气管道参数，并针对关键设备或系统采取冗余设计，确保自动化系统在关键设备或系统发生故障时仍能正常工作，减少系统或设备发生故障的几率，并通过 SCADA 系统设置相关报警信息提示，提高系统可靠性。输气站应按需配备系统服务器备用电源，如柴油发电机或 UPS，避免因停电造成系统数据监测丢失，导致自动化输气模式失效。天然气相关企业只有通过对天然气管道自动输气过程中存在的问题进行分析，不断优化改进，制定出符合自身输气特点的设计方案并在该方案基础上通过软件程序加以改进并实施，才能最终完成全自动输气技术改造工程。

结束语

社会在发展，时代在进步。自动化技术的出现使中国走上了一条新的发展道路，为社会各行业提供了更多的发展空间，为促进社会经济发展做出了巨大贡献。在当今快速发展的社会，有必要详细了解自动化技术的优势和特点，准确把握这项技术在天然气管道运输领域的实用价值，结合我国的实际发展情况，适当引入其他技术手段，借鉴国外发达国家丰富的实践经验，调整和完善自身技术应用，不断提高天然气运输自动化技术水平，以发挥更大作用，更好地保障我国经济社会发展。

参考文献：

[1] 谭洪伟，陈奔泉.天然气管道输送自动化与自动化控制技术研究[J].化工管理，2020(08):123-124.

[2] 翟正斌. 关于天然气输送自动化管理的研究[J].化工管理, 2018(32):93-94.