城内燃气远程调控系统及安全调控策略

郭 东，张淑红，黄宗杰

（北京航天拓扑高科技有限责任公司，北京 100176)

随着社会的不断发展，城市燃气系统不断完善，由于城市燃气系统相对较为复杂，因此，进行调控的难度较大。在另一方面，由于城市燃气系统对于城市的发展而言十分重要，社会对于效率的追求也相对较高，因此，必须建立起一套安全的城内燃气远程调控系统，以实现远程安全调控的基本功能[1]。针对此问题，本研究主要对远程调控系统的基本架构、调节方式以及安全调控策略进行全面分析，以推动我国城市燃气的进一步发展。

1 远程调控系统架构介绍

城市燃气远程调控系统主要指的是工作人员可以根据燃气负荷的变化情况，使用SCADA系统对目标进行远距离的调节。在进行调节的过程中，使用通讯系统将相关协议发放到控制器中，控制器负责基本的调节功能，使用现场的仪表可以对目标的基本情况进行全面的反馈，进而保障城内用户的供气稳定性[2]。

该系统主要可以由四部分构成，分别是SCADA系统、通信设备、控制器以及仪器仪表。SCADA系统处于整个远程调控系统的上位系统之中，可以对控制器中传来的数据资料进行接收，对于异常的数据可以实现报警功能，工作人员可以使用SCADA系统将相关需求传送到控制器之中。控制器的主要功能就是采集各种数据资料，并对某些装置进行控制，控制器可以将现场采集到的数据资料以及获取的信号信息传输到SCADA系统之中，也可以将工作人员的指令传输到执行器之中，进而实现设备远程控制的基本功能。通信设备属于控制器与SCADA系统之间的传输通道，目前常见的通讯方式可以分为三种类型，分别是DDA专线传输、CDMA无线传输以及GPRS无线传输，在建立远程调控系统的过程中，为了保障数据传输的有效性。一般会建立两种通讯方式，进而达到一用一备的基本目的，在主通讯系统出现故障问题以后，备用的通讯系统将会自动切换为主要的通讯方式。如果有必要，可以在调压站内建立一条DDN专线通讯方式，进而使得远程调控系统的稳定性以及响应速度都可以得到全面的提高。在另一方面，为了保障整个系统的稳定性，无论是控制器还是SCADA系统，都会执行DNP3.0协议，而现场的仪器仪表与控制器之间的通讯将会执行MODBUS协议，现场的仪器仪表可以将采集的数据资料转化为电信号，然后传输到控制器之中，这是实现远程调节功能的基本依据，同时，为了保障整个系统的稳定性，工作人员需要定期对仪器仪表进行检查，通讯模块也需要定期进行有效的维护。

2 远程调控的调节方式和模式

对于远程调控系统的调节方式而言，可以根据设备的控制原理，将其分为两种类型，分别是直接调节和间接调节。在直接调节方式中，调节使用的设备为电动调节阀，电动调节阀可以通过电源驱动进而对调节阀的开度进行远程调控。在间接调节方式中，自力式的调压器为最基础的设备，通过对指挥器的压力值进行合理的调节，即可实现远程调控的基本功能，在指挥器内部，压力值由弹簧力和外加压力所决定。根据城内燃气的基本需求以及城市燃气符合的变化情况，可以将远程调控系统的调控模式分为多种类型，例如手动调压、手动调流、自动调压等。在城内燃气调控系统出现异常问题时，为了保障燃气系统工况的稳定性，同时也为了防止出现其他类型的事故问题，工作人员可以采用手动调压模式，对于某些需要微调整的工作，工作人员也可以采用该种类型的调节模式。对于自动调压而言，其主要是对恒定的压力进行合理的调整，如果城内用户对燃气压力的稳定性要求较高，则可以采用该种类型的调节模式。对于自动调流而言，其主要是对恒定的流量进行合理的调整，如果城内用户对燃气流量的稳定性要求较高，则可以采用该种类型的调节模式。在夏季低流模式下，可能会出现夜间的用气量小于仪器仪表最小刻度的状况，在这种状况下远程调控系统会出现严重的误差问题，针对这种状况，在流量相对较低的前提下，工作人员可以关闭调压器，仅使用管网内的储气对用户进行供气，在管道内的压力相对较低时，工作人员需要打开调压器，进而对管道进行供气，在管道内的压力达到某一数值时，停止向管道内供气[3]。

3 远程调控系统安全调控策略

受到调压器自身工作原理的影响，在调压器的上下游会存在一定的压差，在存在压差的前提下才能实现调压的基本功能，如果上下游的压差相对较小，此时调压器的阀口可能会自动关闭，此时将会失去远程调控的基本功能，因此，工作人员需要在调压器中设置报警功能，在上下游的压差低于某一个数值时可以报警，以此提示工作人员可能存在调压器 阀口关闭的可能性，同时，工作人员也需要对调压器上下游的压力数值进行合理的监控，在符合调压条件的前提下才开始实现重新调压的基本功能。在进行调流的过程中，如果出口位置处的压力数值相对较高，可能会引起切断阀门的问题，如果出口位置处的压力数值相对较低，则会对下游用户的用气情况产生严重的影响，因此，在出口压力位置处也需要设定专门的报警功能，当出口位置处的压力高于某一个数值时，此时设备内的流量数值会低于原来的设定数值，此时工作人员需要将调流模式转化为调压模式，直到管道出口位置处的压力恢复到正常的数值范围为止，此时可以将调压模式再次转化为调流模式；当出口位置处的压力低于某一个数值时，此时设备内的流量数值会高于原来的设定数值，工作人员需要将调流模式转化为调压辅助模式，直到管道出口位置处的压力恢复到正常的数值范围为止，此时可以将调压模式再次转化为调流模式。在另一方面，调压器阀口位置处的开度可以影响到调压过程中阀门的打开程度，在进行升压的过程中，随着压力数值的不断增加，阀口的开度也会不断增大，如果城内燃气管网属于环形状态的管网，调流的过程中设定值相对较大，就会使得站场内的出气量不断增加，直到所有的阀口都完全被打开，出气量才不会变化，此时阀口可能会出现被卡死的状况，无法正常的关闭，说明调压器已经出现了严重的损坏问题，会对整个管网的运行产生影响，因此，对于阀口的开度问题也需要设定专门的报警系统，在其开度达到95%时就开始进行报警，此时工作人员需要停止调节工作，并对目标设定值进行全面的合理性分析。在夏季条件下，如果管道内的压力达到了设定值的下限，说明管道内的天然气已经完全被消耗，工作人员需要打开调压器，对管道进行补气，在管道内的流量亏空严重时，打开调压器，受到天然气流量相对较大的影响，可能会引发流量计损坏问题，因此，工作人员需要对流量进行准确地把控。

4 结论

通过本次研究可以发现，由于城内燃气系统对于城市的发展十分重要，因此，建立合理的城内燃气远程调控系统十分重要，以实现城市燃气安全调控的功能。由于城市燃气用户对于压力和流量的稳定性要求相对较高，因此远程调控系统可以采用调压或者调流的模式。在安全调控策略方面，在部分设备位置处设定报警装置，以防止设备损害影响城内燃气的安全调控。