区域调压站的智能化实践

上海飞奥燃气设备有限公司　徐　箭　张飞飞　潘　良

区域调压站的智能化实践

上海飞奥燃气设备有限公司徐箭张飞飞潘良

在城镇燃气输配系统中，区域调压站是其核心组成部分，区域调压站是调节压力流量的枢纽，是下游用气安全的保障。文章叙述了区域调压站现状和存在的问题，讨论了区域调压站的智能化实现方式，并进行了实践。

区域调压站智能化方式智能化实践

区域调压站是对特定区域进行供气的燃气调压站。在城镇燃气输配系统中，区域调压站是其核心组成部分。区域调压站是调节压力流量的枢纽，也是下游用气安全的保障。

1　区域调压站的现状与问题

1.1区域调压站的现状

根据燃气管网的压力等级，区域调压站可分为高中压站、中中压站和中低压站。

1.1.1高中压站的现状

高中压站是特定区域的主要供气站点，对管网来说是非常重要的节点。管理人员需要对高中压站的运行情况进行及时有效的监测和干预。所以，高中压站的智能化水平通常较高。

高中压站一般通过变送器将调压站上的压力(压差)、温度、流量、阀位和泄露报警等现场信号，采集给PLC/RTU后实现远程监测功能。高中压站的管理人员可以远程监测调压站上的这些参数，为调压站的安全运行提供有力的保障。

除了监测调压站上的这些运行参数，必要时也会对其中一些参数进行远程干预，比如出口压力和流量。

调压站的出口压力是管网安全经济运行的重要参数。在用气高峰时提高出口压力以增加管网的输气能力；在用气低谷时降低出口压力以减少管网中的燃气泄漏量。如果是有人值守站，出口压力可以通过现场人员来调节。如果是无人值守站，那要通过压力遥调装置来实现。

调压站的流量调节主要是为了在用气高峰时可以对特定区域或用户进行流量分配，或者是用户严重欠费时关闭其用气通道。这一般通过流量调节阀来实现，流量调节通常具备现场和远程两种控制方式。

另外，为了在管线出现破损造成燃气大量泄漏时能及时切断燃气管线，部分高中压站还会设置远程切断功能。

1.1.2中中压站的现状

中中压站主要是给特定的工商业用户供气，其供气区域和供气量一般来说远小于高中压站。故从经济性角度考虑，其智能化程度要比高中压站低。

中中压站通常只具备远程监测的功能，并不具备远程控制的能力，个别特殊情况除外。

1.1.3中低压站的现状

中低压站主要是给居民小区和其它低压用户供气。中低压站通常只具备调压功能，基本没有设置监控设备，其管理主要是通过人工巡检方式进行。

1.2存在的问题

1.2.1燃气输配管网存在的问题

燃气输配管网基本由高中压站、中中压站、中低压站及他们之间的管线构成。

高中压站和中中压站基本实现了站内关键参数的监测，但多数不具备压力流量的远程控制功能；而绝大多数的中低压站甚至连基本的监测功能都不具备。所以，燃气输配管网存在如下的问题：

(1)各区域调压站供气量不均衡，部分区域调压站因流量超载导致噪音增大、故障频发。

(2)用气高峰时，燃气管网压力较低，无法满足用户的用气量要求；用气低谷时，燃气管网压力较高，导致管道燃气泄漏增多、产销差增大。

(3)下游出现安全事故时，无法对区域调压站进行远程切断，增加了安全风险。

(4)中低压站不具备远程监测设备，无法对中低压站上的过滤器压差、切断阀开关、燃气泄漏、箱体门开关等状态进行监测，对中低压站的运行状态不了解。采用人工巡检的方式过于原始，不能及时发现中低压站中出现的问题。

(5)高中压站和中中压站的监测和控制通过与RTU/PLC之间的数据交换间接实现，管网监控系统复杂、管理效率低下。

(6)一旦工作路调压器故障导致该路被安全切断阀切断，备用路调压器自动启动，但是备用路的出口压力会低于原工作路的压力，因此会降低管网的供气能力。

1.2.2难以增加监控设备

中低压站普遍都没有设监测与控制设备，要在目前条件下增加这些设备较为困难，主要难点在于：

(1)若要实现流量监测，需要增加计量设备。中低压站为了节约用地，普遍结构紧凑，通常没有空间来增加计量设备。

(2)增加调节阀对压力流量进行控制，成本较高。

(3)增加压力(压差)和温度等远传仪表，成本较高。

(4)中低压站通常采用直接作用式调压器，无法改造成可远程控制的调压器。

(5)数据采集、控制及通讯都需要电源，专线供电成本很高。

2　区域调压站的智能化实现方式

智能化是指个体对客观事物进行合理分析、判断及有目的地行动和有效地处理周围环境事宜的综合能力。区域调压站的智能化有三方面含义：

2.1实现对区域调压站关键参数的监测功能

对于区域调压站的关键参数可以进行部分监测和整体监测。

2.1.1部分监测

对区域调压站来说，最关键的监测参数是流量和压力，目前已经有带无线远传功能的计量仪表和压力仪表，分别配套智能抄表系统和压力监测系统，能够初步实现对流量和压力的监测，这种方式已在国内逐步使用。但是，由于这种方式存在压力和流量参数相对独立、可扩展性差(无法拓展至压差、阀位、泄露信号和门禁等)和运行费用高等缺点，无法真正实现对区域调压站的监测。

2.1.2整体监测

为了适应区域调压站在燃气输配系统中数量众多的特点，要使其监测功能具有可推广性，必须采用具有无线远传功能、扩展性强、低功耗(锂电池供电，无需外供电)、高性价比传感元件的智能模块。

2.2实现对区域调压站关键参数的控制功能

在对区域调压站关键参数进行整体监测的基础上，还能根据内部设定周期进行流量和压力的自动调节，当然也能根据控制指令对流量和压力进行远程调节。

2.3实现对区域调压站的自我调节和自我诊断功能

所谓自我调节功能，就是通过对历史数据的分析，判定下一时段的调节参数需求，并完成参数的自动调节。

所谓自我诊断功能，就是通过对设备出现故障前监测数据的分析，作为区域调压站故障诊断和预警的依据。

3　区域调压站的智能化实践

为了实现区域调压站的智能化，公司研发了1台智能调压站原理样机，能够对调压站关键参数进行整体监测以及实现对压力流量的控制功能，系统原理见图1。

图1　智能调压站的系统原理

3.1智能调压站实现的监测功能

智能调压站的监测参数见表1，其中，间接流量为计算值，仅用于流量控制。

表1　智能调压站参数监测

3.2智能调压站实现的控制功能

3.2.1出口压力的调节控制

在出口压力范围内分别进行出口压力的预设、本地控制以及远程调节，出口压力测量值与需求值间的偏差的绝对值均不大于5%，响应时间不大于10秒。

工作路调压器故障，紧急切断阀切断后，备用路调压器自动切换工作并自动调节至原工作路的压力。

3.2.2流量计算及限流控制

在50～1 000 m3/h的计量范围内，间接流量的计算精度不低于±4%。

在50～1 000 m3/h的计量范围内对智能调压站进行远程限流控制，流量测量值与需求值间的偏差的绝对值均不大于4%，响应时间不大于10秒。

3.2.3远程切断控制

在智能监控平台输入远程切断指令，智能调压站可以停止向下游供气，响应时间不大于10秒。

3.3智能调压站实现的通讯方式

通过智能控制器自带的GSM通讯方式，实现智能调压站的进出口压力、标况瞬时流量、工况瞬时流量、流量上限、系统诊断和压力设定报警数据等状态参数与手机等移动设备之间的交互通讯。

通过GPRS或光纤、专用线等方式，实现智能调压站的状态参数与远程控制平台间的交互通讯。

3.4智能调压站实现的供电方式

采用220V或太阳能外供电，可实现调制解调器连续运行、每天进行数据通讯和两路控制等全功能模式。

无外供电情况下，使用内置锂电池供电，并切换至省电模式，在每周一次数据通讯、压力变化幅度较低和两路控制等功能模式下，能正常工作2年。

4　结语

通过数字化、智能化的手段实现对区域调压站关键参数的监测、控制和分析诊断是区域调压站智能化的方向。

智能调压站原理样机解决了传统区域调压站供电、通讯等棘手的问题。

同时，通过在燃气输配管网中批量使用智能化区域调压站，以及对调压站运行数据的分析，实现区域调压站的自我调节和自我诊断将是我们的最终目标。

Intelligent Practice of District Regulator Station

Shanghai Fiorentini Gas Equipment Co., Ltd.Xu JianZhang FeifeiPan Liang

In the urban gas distribution system, district regulator station is the core part, which is the hub to adjust the pressure and flow and guarantee the downstream security. This paper describes the district regulator station's situation and the existing problems, discusses the intelligent implementation methods of district regulator station, and puts them into practice.

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