天然气管道输送自动化与自动化控制技术研究

谭洪伟 陈奔泉（中石油管道有限责任公司西气东输分公司广东管理处，广东 广州 5106650）

天然气作为一种宝贵的资源，走入了很多家庭，逐步代替了煤气，成为烹饪时更经济、安全、环保的选择；与此同时，天然气在工业方面也有着不可或缺的重要作用。例如，可以使用天然气进行供暖，同样的，还有使用天然气燃烧代替燃煤发电等，相比较为昂贵的燃煤装置，燃烧天然气进行发电的设施建造成本更低，建设工期更短，可以在保障效果的同时，有更好的经济效益和更小的环境污染。

1 天然气介绍

天然气是自然生成的烷烃类混合气体，燃烧能放出大量热量的气体。它的主要储存地点是石油田或天然气田，常常作为石油的伴生物被开采。主要用途是作为一种优质的燃料，甲烷燃烧只产生水和二氧化碳，相比燃烧产物复杂且有害的石油、煤气等而言，天然气是一种十分环保的燃料。同时，在工业上也可以作为一些复杂化合物的合成物。

2 天然气管道运输

在讨论天然气管道运输自动化之前，首先需要明确天然气管道运输的过程，与自来水的处理流程类似，天然气也要经过气源地采集、加工、加压、加热、存储、管输、分输等一系列操作流程，最终，安全高效的走入工厂或者千家万户。从最初天然气的开采，经过种种复杂的处理和输运过程，到达工厂或是千家万户，完成天然气的应用，整个过程可以被称为天然气输送。而天然气管道运输，则是起到了将天然气的开采与天然气的应用联系起来的作用。我国的国产天然气自给自足，提供了我国三分之二的天然气使用量，而这三分之二的天然气主要来自于我国四大天然气产区：塔里木产区、鄂尔多斯产区、川渝产区和海域产区。而我国经济发展形势导致我国主要人口聚集地及工业产区皆位于我国东南地区，这就导致从天然气的开采到天然气的应用之间需要有一段较为漫长的运输阶段。因此，在国家的战略政策下，西气东输、川气东输等几个耳熟能详的名词就此产生。其中，塔里木产区的天然气通过管道西气东输，从南疆的轮台镇一路输送到上海。自鄂尔多斯产区开采出来的天然气则主要输送到北京，天津，河北等城市。川渝产区中，有一个位于四川省达州市的普光气田，年产能超过100亿立方米，是“川气东送”工程的气源地。在东海和南海的一些海域上，中国人还找到了海洋天然气产区，能够用于满足沿海地区的需求。而进口天然气中，我国进口天然气的路径，可分为东西南北四大通道。其中西南北三条通道都是管道气。什么是管道气？由天然气田开采后，由管道运输的天然气称为管道气，西路-中亚天然气管道。目前是最重要的一条进口通道。土库曼斯坦是最大的供货商，占到了西路气量的85%左右，此外还有乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦，占我国进口天然气的一半。中亚天然气管道目前已经有三条线路投运：A线、B线和C线。天然气管道输送自动化与自动化控制技术的研究是一个十分重要的研究课题，它关系着我国天然气运输及供给效率，也保障着运输管道的安全。

3 天然气管道运输自动化

面对我国大量的天然气需要，我国建设了成熟的天然气开采和输运系统，解决了我国天然气的供应问题。天然气的运输是一个较为复杂和危险的工程，这份危险主要来自于天然气本身，首先，作为气体，它具有着容易泄露的特点，并且泄露出的气体与空气接触后还具有易燃易爆炸的特点。这就导致在运输天然气的过程中，如何保障安全也成为了一个难题。天然气管道运输自动化则可以让危险发生的可能性降低，在运输过程中，一套自动化的自检系统，要比使用人力逐步检查管道更有效率，同时，自动化的检测也能避免工作人员亲自涉险。而天然气管道运输自动化带来的效益远不止如此，随着信息时代的到来，运输管道的规划从纯依靠人力计算这种效率低下的方式中解脱出来，大数据、云计算、智能制造在我国天然气输运线路规划中起到了很关键的作用。例如，中国石油大学开发的天然气管道动态仿真软件。这款天然气管道动态仿真软件可以在管道铺设规划中起到很大的作用，能够在众多可能中找到最优解。同时，还可以将天然气管道动态仿真技术与数据采集系统、监视控制系统等相连接，以达到与天然气运输管道的实时监控，以此实现天然气管道运输的自动化管理，在异常情况发生时可以尽早的进行处理。在进行天然气输运管道的铺设过程中，还可以使用如GPS定位等方式，达到精准铺设，减少误差及工程事故发生的可能。

4 自动化控制技术

我国目前使用的天然气管道运输自动化管理系统是SCADA系统。通过该系统，可以对整个输运线路进行系统的调控，大大提高了输运过程的自动化。同时，SCADA系统可以自动检测天然气的输运状态，尽可能的减少工作人员的工作量，既可以让工作人员避免亲自前往一些危险的地方进行检测工作，提高了安全性，也提高了工作精确度。在此基础上进行进一步的数据统计及处理，可以达到在宏观上对天然气的输运状态有所把握，可以帮助工作人员更好的保证天然气输运工作的正常进行。但与此同时，也应该定期对系统进行维护，及时发现SCADA系统可能存在的问题，这时，就需要工作人员在保证自身安全的情况下及时维修，避免产生更大的风险。

5 自动化控制技术提升方向

就目前而言，我国天然气管道输送自动化较西方国家起步较晚，技术与之相比仍有不成熟的地方，自动化控制技术仍有提升空间。例如，将GPS、GIS 等技术与SCADA 系统相结合，多种技术相结合，能够健全信息采集系统、可以让自动化控制系统有更强的数据传输能力和更精确的定位能力，进而更准确的分析、处理问题。除此之外，优化管道设计方案、减少工程投资，将节省下来的资金投入到技术研究中，可以优化自动控制系统，使之功能更强大，运行更可靠、稳定。我国国土面积大，西气东输等涉及到长距离运输的重大工程，所需成本也是极高，所以尽可能压缩成本也是十分重要的。借鉴国外发达地区和拥有的较好管道运输自动化技术的国家的管理经验，在软件和硬件一时间都难以找到比较有效的提升方法时，优化管理体制也可以提高天然气管道输运自动化工作效率，进而留出更多宝贵的时间与资金进行系统的合理升级。

6 结语

我国天然气管道运输自动化程度已经达到国际先进水平，但仍有不足，在自动化控制技术方面仍有提升空间。在西气东输、川气东送的建设下，在我国东部地区经济高度发达，西部地区天然气资源储备丰富的国情下，保障我国天然气运输的稳定、高效，保证运输线路全线的安全成为重中之重。所以，进一步提高天然气管道运输自动化工作效率，钻研自动化工作技术，更新自动化工作系统，都是奋斗在一线的工作人员急需解决的重大任务。目前天然气已经成为我国拉动经济增长的宝贵资源，天然气的输运技术需要不断更新迭代，才能更好地适应我国国情，为我国经济的发展持续输出动力。