天然气管道增压工程站场通信与自控系统的设计

黄从贵 无锡职业技术学院

天然气管道增压工程站场通信与自控系统的设计

黄从贵 无锡职业技术学院

根据《石油天然气工程设计防火规范（GB50183—2004）》规定划分，大牛地气田新建塔榆增压站为四级站场，塔榆首站和塔榆末站为五级站场。塔榆增压站自控系统的设计，主要测控内容有：管线及设备的压力、温度就地指示及远传检测；主要设备及汇管集液包液位检测；过滤分离器差压检测和远传等。对塔榆首站自控系统进行改造，即首站增加1台过滤分离器。对塔榆末站自控系统进行改造，可燃气体探测器信号上传至壁挂式可燃气体报警器，由壁挂式可燃气体报警器输出报警信号至站控系统（SCS）。

天然气管道；增压站；通信；自控系统；设计；规范

1 工程概况

随着大牛地气田的开发，外输天然气的气量逐年增加，到2015年末需要通过塔榆管线外输的天然气量将达到53×108m3/a。已建塔榆管线设计压力为6.0MPa，管道公称直径为DN700mm，采用不增压输气工艺，输气规模为30×108m3/a，目前管道运行压力为4.5MPa左右。为保证华北分公司“十二五”期间天然气顺利外输至榆济管线，拟充分利用已建塔榆管线，采取增压输送工艺，以提高管线的输气能力。

拟新建塔榆增压站1座，设计规模53×108m3/a，站内设进站清管、过滤分离、压缩、外输等装置及相应配套设施；并对塔榆首站、塔榆末站工艺装置区进行改扩建。新建中干线越站至增压站管线和增压站与塔榆管线连接段管线。

塔榆首站工艺装置区改造内容包括：新增过滤分离器1台，与站内已有过滤分离器并联，使站内过滤分离器互为备用，实现增压站建成之前中干线和34#集气站来气的临时过滤，以及塔榆增压站建成之后，中干线越站至1#阀室同34#集气站来气一起输送至增压站过滤分离。

塔榆末站工艺装置区改造内容包括：扩建工艺装置区，天然气处理能力从30×108m3/a提高至53×108m3/a，并改造调压管路及新增计量设备。此外还需新建110kV变电所1座。

塔榆首站天然气来气压力2.0～4.5MPa，中干线天然气来气压力2.0～5.7MPa。塔榆增压站进站天然气平均温度289K（16℃）。

目前华北分公司天然气由中石化天然气分公司榆济管线输送，榆济首站要求进站压力为4.0MPa，考虑塔榆末站站内0.1MPa的压力损失，设计塔榆末站进站压力为4.1MPa，塔榆增压站在输量为53×108m3/a的条件下出站压力为5.7MPa。

根据《石油天然气工程设计防火规范（GB50183—2004）》规定划分，新建塔榆增压站为四级站场，塔榆首站和塔榆末站为五级站场。站场自控系统的设计是关键的设计内容之一，遵循的主要标准规范有：《火灾自动报警系统设计规范（GB50116—98）》；《石油天然气工程可燃气体检测报警系统安全技术规范（SY6503—2008）》；《油气田及管道计算机控制系统设计规范（SY/T 0091—2006）》；《油气田及管道仪表控制系统设计规范（SY/T0090—2006）》；《工业生产过程中安全仪表系统的应用（SY/T10045—2003）》；《综合布线系统工程设计规范（GB50311—2007）》；《通信工程建设环境保护技术暂行规定（YD5039—2009）》；《通信管道与管道工程设计规范（GB 50373—2006）》。

2 线路部分设计

中干线越站至增压站段管线，管道公称直径为DN500mm，长度约0.7km，设计压力6.3MPa；增压站与塔榆管线连接段管线，管道公称直径为DN700mm，长度约0.6km，设计压力6.3MPa。

中干线越站至增压站段，管线起自1#阀室预留接头（34#集气站—塔榆首站管线），出阀室后向南敷设进入塔榆增压站。增压站与塔榆管线连接段，塔榆增压站位于已建塔榆管线东侧，就近将原塔榆管线截断接入塔榆增压站，增压后外输管线接入新建塔榆管线。

中干线越站至增压站段管线、站场上下游200m管道、阀室上下游50m管道、直管段采用d=508mm× 10mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管，热煨弯头采用d=508mm×12.5mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管，其他直管段管道采用d=508mm×7.1mmSAWH（螺旋缝埋弧焊）钢管，冷弯弯管采用d=508mm× 7.1mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管，热煨弯头采用d=508mm×10mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管。增压站与塔榆管线连接段管线、冷弯弯管采用d=711mm×11mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管，热煨弯头采用d=711mm×12.5mmSAWL（直缝埋弧焊）钢管。冷弯弯管曲率半径为40D，热煨弯管曲率半径为6D。

3 通信设计

中干线越站至增压站段光缆设计，线路起点为34#站至塔榆首站光缆线路标志TX—J34—4，终点为塔榆增压站内通信机柜内光纤配线架。光缆与管道同沟敷设，光缆线路敷设至增压站外后，沿围墙上预留钢管敷设至站内新建手孔，再沿站内通信管道敷设至机柜间光纤配线架。

4 站场自控系统的设计

4.1 塔榆增压站自控系统的设计

站场自控系统主要测控内容：管线及设备的压力、温度就地指示及远传检测；主要设备及汇管集液包液位检测；过滤分离器差压检测和远传；远程开关阀控制及阀状态检测；清管器通过检测；锅炉房减压阀阀位状态检测；各橇块内的上传信号；火气检测，包括站场可燃气体浓度检测报警、火灾检测报警、火灾手动报警按钮，可燃气体探测器、防爆手动报警按钮和火焰探测器信号直接进入FGSI/ O模块，火灾报警控制器安装于控制室墙上。站内同时配备了便携式可燃气体探测器。

（1）防雷。除控制室侧的DO点外，所有由室外来的信号在控制室一侧均安装防雷浪涌保护器，其中系统侧的浪涌保护器由SCADA供货商负责配套提供。

（2）接地。所有屏蔽电缆的屏蔽接地均在系统侧单端接地，系统机柜内设置独立的工作接地汇流铜排，接入联合接地系统，接地电阻不大于4Ω。电源接地也接入工作接地汇流排。现场以及房间内的盘、箱、柜等设备应做保护接地，盘、箱、柜内设置独立的保护接地汇流铜排，接入联合接地系统，保护接地电阻不大于4Ω。站控室内浪涌保护器的防雷接地与工作接地合用接地汇流排，室外仪表浪涌保护器的防雷接地接到现场防雷接地上。

（3）电缆敷设。仪表主电缆采用电缆沟和电缆桥架或埋地敷设方式，站内工艺装置区内分支电缆采用全程钢管保护敷设至电缆沟或电缆桥架，放空区的电缆采用直埋敷设至电缆桥架。

（4）动力供应。用电负荷属于有特殊供电要求的负荷，由电气专业提供220VACUPS电源分别分配给站控室的站控系统机柜、可燃气体报警器等。站内普通电动开关球阀由电专业提供非UPS380 VAC电源。站控系统（SCS）负责现场仪表以及相关设备的供电。

（5）压缩机控制系统。压缩机控制系统机柜安装于压缩机橇座上。压缩机厂商配套提供接线箱、就地控制盘以及控制系统，其橇内部接线由厂商负责。压缩机控制系统机柜到控制室之间的电缆由施工方完成。

4.2 塔榆首站自控系统的改造

首站增加1台过滤分离器，相应增加以下测控内容：过滤分离器压力就地指示；过滤分离器压差检测和远传显示；过滤分离器集液包液位就地指示（设备自带）。新建过滤分离器区可燃气体浓度检测报警系统，可燃气体探测器信号上传至壁挂式可燃气体报警器，由壁挂式可燃气体报警器输出报警信号至站控系统（SCS）。

4.3 塔榆末站自控系统的改造

塔榆末站自控系统改造后主要测控内容：管线压力、温度就地指示及远传检测；过滤分离器的压力就地指示；压差检测和远传显示；集液包液位就地指示（设备自带）；远程开关阀控制及开关阀状态检测；计量前管线压力调节；流量计量；开关阀控制和开关阀动态检测；火气检测，包括新建工艺装置区内可燃气体浓度检测报警，手动报警按钮。可燃气体探测器信号上传至壁挂式可燃气体报警器，由壁挂式可燃气体报警器输出报警信号至站控系统（SCS），手动报警按钮输出信号去站控系统。

（1）信号接口及传输。计量设备为橇装形式，每路流量计配套1台流量计算机。计量橇供货商配套提供上下游直管段、整流器、仪表、接线箱、流量计算机等。流量计算机通过RS485接口（遵循标准MODBUSRTU协议）传输流量数据至站控系统。流量计算机为盘装式，安装在仪表值班室新增的控制机柜上，计量橇厂家提供电涌保护器。

（2）防雷、接地。防雷及接地要求与增压站相同。

（3）电缆敷设。仪表主电缆采用电缆穿管埋地敷设方式，工艺装置区内分支电缆采用全程钢管保护，电缆过路或遇工艺管线应穿保护管。

（4）动力供应。动力供应要求与增压站相同。

（栏目主持 张秀丽）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.024