天然气储配站工艺过程的自动控制.docx

天然气储配站工艺过程的自动控制
李颜强，黄葵，李丽
1.引言
天然气储配站是城市燃气输配系统重要设施，随着翰配系统的自动化管理水平的不断提高，天然气储配站的自动控制要求和方式成为迫切需要解决的技术问题。本文结合天然气储配站的典型工艺流程，对其工艺的自动控制要求和实现方式进行探讨。
2. 典型天然气储配站工艺流程
在城市天然气输配系统中，天然气储配站接收气源来气，进行储存，控制供气压力，起着储气调峰、输气配气、气量调度的重要作用，是输配系统中的重要枢纽。典型天然气储配站的工艺流程（见图一），天然气储配站一般由储存设施（如高压球罐）、调压设施（若干组调压器）、计量设施（若干组计量装置）、控制调节阀门等组成。

高压天然气进入储配站，经计量组A后，在用气低峰时，一路沿调压组A稳压后进入高压球罐储存；另一路经调压组B进入城市中压管网；第3路经调压组D进入城市高压管道。在用气高峰时，进站天然气经调压组B和调压组D分别进入城市中压管网和高压管网。高压球罐中的天然气一路经调压组B进入中压管网，另一路经调尿组c进入高压管网进行调峰。
在工艺流程的设置上，需要注意3个问题。
（1）在高压球罐的进罐总管上，设置调节阀(T)，其目的是自动控制储气时的进罐流量，降低因天然气进罐引起调压组A前的压力波动，其控制参数可采用进站压力。
（2）调压组和计量组的设置应根据具休情况加以调整，适应输配系统的不同要求，其管路的设置应能适应流量的变化．
（3）高压球罐往往山数个球罐组成，在罐区管路的设置上应考虑调度运行的尺活性，最大限度地利用球罐的压力和储气能力。
3工艺测控要求
为了满足生产要求，保证工艺系统安全、稳定地运转，实现工艺自动化运行，必须对过程工艺参数进行实时的测控。主要参数为压力、流量和阀门控制。
对于压力，储配站工艺系统中主要应对进出站总管、调压组进出总管、调压器前后、过滤器前后、高压罐内部等位置的压力进行监测．
对于流量，一般应对进站总管、出站高压总管、出站中压总管的流量进行监测。
压力和流量的监测是实现工艺系统自动化运行的关键因素。
对于阀门，无论是电动或手动阀门，均应有开闭状态显示。对于电动阀门，还应该实现现场和控制室操作，并能通过自控系统进行自动控制。
为了对工艺运行出现的异常情况及时发现并处理，保证设备运行安全，必须采取必要的安全保护措施，主要措施有：
（1）进站压力超过站内设计压力时，能及时报警并关闭进站总阀。
（2）调压组出口压力超过设定值，能发出报警并关闭调压组总管阀门，安全阀开启放散。
（3）高压罐超过设定值，能及时报警并关闭罐进口阀门。罐压继续升高时，安全阀应开启放散。
（4）工艺装置区和罐区应设置可燃气休浓度检测装置，对泄漏进行检测和报警。
4工艺过程自动化运行方式
储配站在运行时，应由电动阀门和电动控制调节阀根据监测的现场运行参数，由计算机进行判断和自动操作，完成站内工艺的自动化运行。在工况变化和必要时，可以进行人工调整和干预性操作。
自动化运行方式可分为储气调峰过程、调压器和流量计的切换过程和高压罐的自动运行等方面，其监控参数为压力和流量。
4.1储气调峰过程
当用气量从高峰逐渐下降，出站高压流量等于或小于进站流量时，则关闭电动阀C。当流量继续下降至出站高压流量与出站中压流量之和等于或小于进站流量，则开启电动阀A和B1，同时关闭电动阀B2，储气开始．
进罐总管电动控制阀T根据进站压力自动调节进罐流量。当进罐流量过大或出站流量增加时，进站压力将降低，则控制阀T自动关小以减少进罐流量，当进站压力恢复到止常时，控制阀自动开大以增加进罐流量。这样，避免了储气开始时太大的进罐流量造成的进站压力过快下降，并可随着出站流量的变化调节进罐的流量。这样保证了高、中压管网用气后的天然气进入球罐储存。
当用气量从低峰上升时，则进站压力下降，当压力下降一定值时，关闭电动阀B1，开启电动阀B2，当进站压力再下降至某一定值时，关闭电动阀A，打开电动阀C，调峰补气开始，进入高峰运行状态。
4.2调压器的自动切换
（1）调压组B（高-中压调压器组）当用气高峰时，电动阀B2打开，B1关闭。随着用气量的逐渐增大，通过对调压组B汇管压力信号的判断，自动控制调压器前电动阀门的逐台打开，使调压器逐台投入运行。当川气低峰时，电动阀B2关闭，B1打开。随着用气量的逐渐减小，通过对计量组B的流量信号的判断，自动控制调压器前电动阀门的逐台关闭，使调压器逐台停止运行．
（2）调压组C、D（高-高压调压器组）
电动阀D常开。随着用气量逐渐增大，通过对调压组D汇管压力信号的判断，自动控制调压组D调压器前电动阀的逐台打开，使调压器逐台投入运行．当进站流量小于高压出站流量时，C打开，使调
压组C的调压器投入运行。
随着用气量的逐渐减小，通过对计量组C的流量信号的判断，当进站流量等于高压出站流量时，关闭电动阀C。随着流量的继续减小，逐台关闭调压组D中每台调压器前的电动阀门，使调压器逐台停止运行。
4.3 流量计的自动切换
当流量较小时，1台流量计工作，根据检测的流量信号判断当流量增大到某一值时，打开另一台流量计前的电动阀门，使另一台流量计也投入运行。当流量减小到某一值时，关闭其中一台流量计前的电动阀门，该台流量计停止运行。
4.4储罐的自动运行
4.4.1储气控制
打开电动阀A及控制阀T并进行下列程序：
（1）可充装的球罐罐位的选择；
（2）被选中充装球罐现状的检查和可充装条件的完备；
（3）充装过程的启动和充装流量的控制；
（4）充装限制和自动切换。
4.4.2补气控制
储罐在用气高峰时，承担着同时向高压管网和中压管网补气的任务。依据每台球罐的运行压力从低到高的判别程序，确定其中一个球罐的罐位，完成利用储罐高压段的储气向高压管网补充，剩余气向中压管网补充的任务。
向高压管网补气的控制程序为：
（1）是否需要补气的条件判断和启动；
（2）自动选择向高压管网补气的罐位；
（3）被选中向高压管网补气储罐现状检查和补气条件的完备；
（4）向高压管网补气过程的启动、操作；
（5）补气过程的监督检查和自动切换。向中压管网补气的控制程序为：
（1）是否需要补气的条件判断的启动；
（2）自动选择向中压管网补气的罐位；
（3）被选中向中压管网补气储罐现状检查和补气条件的完备；
（4）向中压管网补气过程的启动、操作；
（5）补气过程的监督检查和自动切换。