在役长输天然气站场无人值守技术改造_向林.pdf

2023 年 第 4 期 化学工程与装备 2023 年 4 月 Chemical Engineering&Equipment 135 在役长输天然气站场无人值守技术改造 在役长输天然气站场无人值守技术改造 向 林，佟沅洁，王 洪（中海广东天然气有限责任公司，广东 珠海 519000）摘 要：摘 要：对长输天然气管道无人值守站改造进行了调研分析，并以某管道公司开展无人值守改造建设为例，分析了长输天然气管道无人值守站改造内容，同时提出了改造建议。关键词：关键词：长输天然气管道；无人值守站；运检维一体化 1 背 景 1 背 景 为响应国家“数字中国”和集团公司数字化转型建设需要，某管道公司成立了数字化转型工作组，并提出打造长输天然气智慧站场（即无人值守站场）。公司本着“总体规划、先行试点、先易后难、逐步推广”的建设思路，通过采用感知提升、数据集成、故障诊断等一系列的技术措施，提高站场数字化无人化建设水平，提高管道系统安全运行效率，降低管道的运营成本，从而落实公司技术创新和产业数字化工作，实现全域场站（即站场与阀室）“无人值守、远程控制、区域管理、运检维一体化”的智慧站场建设目标。2 公司概况及调研情况 2 公司概况及调研情况 公司目前共管理运营（含代运营）351 公里天然气管道，气源 4 个，设调度中心 1 个，有站场阀室 39 座，供应链辐射广州、珠海、澳门、中山、江门等粤港澳大湾区城市，投产至今累计为粤港澳大湾区供气超 390 亿方，为珠江西岸民生及工业用户、燃气发电提供有力保障。在集团公司部署下，公司联合集团工程部、信息技术中心、销售公司、管道公司等相关人员组成调研小组，赴原中石油“西气东输”、“北京天然气”（陕京管道）进行了无人化站场建设现场调研。表 1 调研公司无人化站建设情况 表 1 调研公司无人化站建设情况 序号 公司/项目 管道长度/km 站场阀室数量/座 无人化站数量/座 1 西气东输 12248 178 22 2 陕京管道 5307 80（站场）+220（阀室）20 调研显示：“西气东输”和“北京天然气”无人化站场基本为工艺较为简单的站场或阀室改扩建而成。“西气东输”对阀室的改造中采用了橇装化设备，其他无人站基本为清管站、计量站；“北京天然气”对站场输气工艺流程进行了相关优化，多数为进出站、越站、过滤、计量，而调压流程及装置多数由下游用户自行建设，无人化站场与下游用户接气站场之间存在一定距离，且无人化站场多为用气量较小、可中断的工业用户。3 无人值守改造 3 无人值守改造 无人值守技术是利用先进的数字化及自动化控制技术，通过信息传输，在调控中心对各场站进行远程监视及控制，实现场站无人值守，定期巡检1。实现智慧站场的无人值守，应满足以下条件：3.1 设计变更与评估 公司站场原设计思路为“有人值守、无人操作”，考虑合规性，推行智慧站场前，需委托有资质的设计院开展设计变更、实施方案编制等工作。根据需求，需对现有设备设施、人员配备、运维模式开展相应危险与可操作性分析（HAZOP分析）、安全完整性等级（SIL）评估，并针对现场操作、巡检维修模式和应急管理方式改变，组织进行安全现状和应急处置能力评价。3.2 功能规划与改造 结合实际，梳理调整调度中心、输气场站功能，优化数据采集及感知、设备诊断与维护、安全监测及控制、环境监测及安防，远期增加模拟仿真系统。数据采集及感知：公司于 2004 年建设，推行无人值守前，需提升场站自动化控制水平和功能安全，升级调控中心与场站控制室 SCADA 系统，进一步提高调控中心对输气场站的工艺、仪表、通讯、电气、阴保、暖通、周界等系统的全面感知能力，实现数据采集及报警分级、集中控制与自动分输等功能。设备诊断与维护：推行无人值守前，需建设 1 套关键设备远程诊断及维护系统，包括计量、PLC/RTU、网络设备（包括路由、交换机等关键设备）的自动诊断、远程网络诊断，实现参数远程监视、自动分析、趋势判断等功能，延长设备使用寿命、降低故障时长。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.04.098136 向 林：在役长输天然气站场无人值守技术改造 安全监测及控制：推行无人值守前，需在原场站增加安全监测设施，并可对温湿度参数、暖通设备、重要负荷开关等进行远程控制和自动调节。如生产辅助用房（机柜间、UPS 间、配电间、发电机房）增设温湿度变送器、高清视频监控设备，工艺装置区在可燃气体探测器基础上，增设泄漏监测设备、火灾探测设备等。环境监控及安防：推行无人值守前，需对安防系统进行改造，增强现有工业电视监控、周界、扩音、门禁系统布防数量及系统可靠性；需提高场站远程监控及报警功能，在场站工艺装置区、生产辅助用房、围墙等地方建立起 1 套环境监测及报警系统，实现对场站全面参数的监测、报警及应急信息自动处理等。模拟仿真系统：远期增加模拟仿真系统，系统主要用于模拟天然气管道实时运行工况，为管道模拟预测提供初始工况，为其他平台提供数据源或者为运行调度人员分析提供数据。调控中心的 SCADA 系统应与环境监测及报警系统、关键设备远程诊断及维护系统、应急系统等系统平台实现互相通信及逻辑联锁，进一步提高管道智能化管理水力和设备预知维护水平。3.3 管理模式与体系 为满足智慧站场的无人值守建设需要，结合公司实际，将原调度、维修、操作、巡线四个职责模块，调整为：调度模块增加远程调控等职责，维修与操作、巡线模块整合为运检维一体。作业区域对运维人员和设备设施进行集中统一管理，由并原“分散驻点、运维分离”模式转变为“集中驻点、运检维一体化”模式，实现“集中调控、集中巡检、集中维保”，进一步提升区域保障与管控能力。为适应运检维一体化运营模式的管理要求，还需对体系文件进行调整，建立运检维一体化作业文件，实现区域运检维一体化管理，同步修订相应的生产操作规程、巡检管理规程及生产管理制度等文件，以满足生产实际需要，确保安全平稳运行。4 试点改造概况 4 试点改造概况 2020 年底，该公司率先完成数字化智慧站场试点建设工作。2021 年，在试点站建设经验的基础上，公司推进区域数字化智慧站场项目试点建设，对试点区域内站场开展仪表、自控、工艺、通讯、暖通、土建 7 个专业进行数字化智慧升级改造；2022 年 4 月试点区域改造验收完成。2022 年5 月，公司在试点区域推行“运检维一体化”管理模式。试运行 3 个月以来，智慧站场管理要求得到有效落实，改造新增设备运行良好（如下表 2）、人员技能水平得到较大提升。表 2 无人值守站改造新增设备设施及运行情况 表 2 无人值守站改造新增设备设施及运行情况 序号 专业 设备 运行情况 调整建议 1 激光云台可燃气体检测仪（ppm 级）2 运行正常，通过设备发现 2处漏点 无 2 红外火焰探测器和火焰报警盘 运行正常 无 3 仪表 水位传感器（水浸）运行正常 无 4 自控 RTU 节点和机柜、网络防火墙 运行正常 无 5 远程监视功能的先导式安全阀 运行正常 无 6 工艺 电动放空阀门 运行正常 无 7 UPS 主机监控系统（UPS 扩容等）运行正常 无 8 远程通风控制系统（轴流风机等）运行正常 无 9 电气 电力远程控制系统（断路器等）运行正常 无 10 超清全景摄像机、红外监控视频系统 运行正常 无 11 网络广播系统 运行正常 无 12 通讯 AI 智能视频门禁系统及大屏 运行正常 无 13 基站式精密空调 运行正常，配电间轴流风机出风口未密闭，湿度超限。出风口加装止回阀 14 暖通 温湿度变送器 运行正常 无 15 封闭式大门、实体围墙（小站）运行正常 无 16 总图 电动液压远程升降柱（中心站）运行正常 无 智慧站场建设无人值守改造，在技术层面是完成可行的。但在管理层面上，对现场运维人员的技能水平和生产管理人员的管理能力要求更为苛刻。试运行前，需对现场运维人员的技能水平进行测试和评估，合格方可上岗。5 结 束 5 结 束 （下转第 160 页）（下转第 160 页）160 周文涛：新型一体化过滤器在 UF6生产过程中的应用 由图可以看出，内置式过滤器最长使用周期为 65 天，使用周期较短，更换频次较高；新型一体化过滤器最长使用周期为 315 天，使用周期明显延长，降低了检修频次，减轻了人员的劳动强度，降低了过滤器的采购成本，提高了运行经济性。3.4 新型一体化过滤器与内置式过滤器清洗的对比分析 在新型一体化过滤器对过滤器区域工作温度、系统扩大段压力、过滤器使用周期和更换频次的研究基础上，进一步研究新型一体化过滤器检修清洗过程、清洗时间、废液产生量、废液中铀含量以及清洗后透气性，并且与内置式过滤器进行对比，其改造前后的统计结果如表 1 所示。表 1 过滤器清洗过程、清洗时间、废液产生量和废液中铀含量 表 1 过滤器清洗过程、清洗时间、废液产生量和废液中铀含量 过滤器 过滤器数目（个）清洗方式 清洗时间（天）废液量(m3)废液铀含量（mg/L）新型一体化过滤器 72 静置溶解 45 6 652 内置式过滤器 108 震荡溶解 1520 20 2856 由表可以看出，内置式过滤器在清洗过程中，需要将过滤器放置在清洗液中进行震荡溶解，清洗 108 根大约需要（1520）天，产生废液量大约 20 m3,过滤器气孔和表面附着的粉尘较多，造成清洗废液中铀含量较高为 2856 mg/L；新型一体化过滤器在清洗过程中，只需要将过滤器静置放置在清洗液中溶解，清洗 72 根大约需要（45）天，产生废液量大约 6 m3，清洗废液中铀含量降低为 652 mg/L，较内置式过滤器清洗时间、清洗废液量和废液中铀含量均有显著下降，清洗时间减少了（1015）天，废液量产生率降低至原来的 1/4，废液中铀含量降低了约 77%。4 结 论 4 结 论 新型一体化过滤器应用于 UF6生产有效地降低了过滤器区域工作温度，过滤器区域温度由 300降低至 140，过滤器使用数目由 6 组 108 根减少至 4 组 72 根，使用周期由原来最长65天延长至315天，系统扩大段压力由(8.013.0)kPa 之间降低至（3.85.5)kPa 之间，氮气反吹时间由原先的 45min 延长至 120min，过滤器清洗时间减少 1015 天，废液产生率降低了 3/4，废液中铀含量降低了 77%；同时，新型一体化过滤器有效地提高了系统运行稳定性，节约了过滤器的采购成本，减少了检修维护频次，降低了检修成本。参考文献 参考文献 1 许贺卿.铀化合物转化工艺学M.北京:原子能出版社,1994:11-15.2 魏刚,李天福.立式氟化反应器中四氟化铀氟化反应动力学分析J.核科技进展,2003(2):23-27.3 栗万仁,魏刚,姚守忠,等.铀转化工艺学M.北京:原子能出版社,2012:153-187.4 许贺卿.气固反应工程M.北京:原子能出版社,1993:108-119.（上接第 136 页）_（上接第 136 页）_ 为 2023 年实现全域智慧站场改造及“运检维一体化”运营工作，公司除了加快智慧站场建设，还在智慧管道建设发力。智慧管道建设方面，目前已完成全域高后果区智能视频预警系统建设，正在开展阴极保护在线监测系统、施工期管道基础数据收集及数字化管道系统、音波泄漏在线监测系统等系统的建设工作。油气田与管道无人值守站技术是一项新技术，国家尚未建立无人值守站运行规范，需借鉴国外及国内大型管网企业的相关经验，因此开展合规性评价是极其重要的，并需加强与地方主管部门、安监、消防等监管部门的沟通，针对其所关心的问题，邀请其提前介入，共同解决。此外，针对各个公司的不同特点，需要制定具有针对性改造内容，对于管道长度短、调峰能力有限、用户多为不可中断的公司，建议在供气合同条款中增加维修停气窗口时间或断供气的免责条款。参考文献 参考文献 1 姜丽娜,姜志刚.延安气田集气站的无人值守改造J.化工管理,2021(07):171-172.2 吕长达.云台式激光气体监测仪在输气站场的应用J.中国仪器仪表,2022(06):59-61.