输气站场无人化自动分输技术在西气东输工程的实现

陈正 谢鹏飞 李星辉 李鸿鹏 孙勇泉

摘要：西气东输工程输气站场在实际运用过程中会受到人员干预的因素造成天然气运输超载，不稳定的分输工程、天然气分输中断以及天然气剂量不准确等问题。利用SCADA系统程序，能够有效监控天然气瞬时流量以及电动球阀位置监控，从而实现输气站场无人化自动分输运行，然而在利用无人化自动分输技术过程中，可能会存在一些不足，因此需要提出相应的改进措施，可以有效实现自动分输技术的正常运行。

关键词：输气站场;自动分输;西气东输

随着我国大力推进清洁能源的发展站略，使天然气行业得到了飞速的发展，天然气管网的建设日渐庞大，天然气管道的输气量也在不断增加。西气东输工程是我国重要的能源命脉，西气东输工程的输气效率能够影响我国整个天然气行业的能源效益。西气东输工程自投建以来，其输气模式一直在不断改善，但是一直没有实现无人化控制目标。科技水平的不断提高以及信息化水平的不断完善，SCADA系统的应用能够有效提升无人化自动分输技术的控制水平，优化人力资源配置，有效提高天然气行业的管理水平和生产效率。

1无人化自动分输系统

1.1分输系统

西气东输工程的分输系统主要包括手动调节和自动调节两种模式。手动调节是依靠输气站操作人员直接对所设定的模式进行调节。自动调节主要分为流量调节和压力调节。在进行流量调节的过程中，工作人员需要设定流量固定值。PLC系统通过流量计所测得的瞬时流量与流量固定值进行对比，从而控制调节阀，使瞬时流量与设定值相符。进行压力自动调节时，工作人员设置阀后压力值，PLC系统通过阀后压力变送器所收集到的压力与压力设定值进行对比，从而控制调节阀，使阀后压力值与设定值相符。目前，西气东输工程利用自动调节模式可以实现无人自动分输。

1.2智能分输

在使用无人化自动分输系统过程中，设定梯级开阀完毕后，可以将定时启输切换为智能分输。智能分输所使用的方法为自适应广义预测控制法，该方法对工艺参数的变化有着较好的适应性，可以有效避免调节阀的频繁开启、相应滞后等问题。

1.3状态监控

（1）低流量分输监控

由于用户每天所使用的用气量不均衡，因此会存在波峰和波谷两种现象。通常情况下，用户的用气量波峰值不会超过流量计的最高值，但是用户的用气量波谷值会低于流量计的最低值。在进行天然气分输过程中，如果长时间低于流量计的最低值，将会影响流量计的计量问题。为了能够解决的问题，PLC系统中设置了低流量状态监控系统，在智能分输阶段，如果瞬时流量在两分钟内持续低于流量计的最低值，那么PLC系统将对用户执行停输控制。

当波谷低流量停输完成以后，PLC系统会继续监测用户出口压力，如果分输用户的出口压力在10分钟内低于工艺所允许的出口压力时，PLC系统系统会再次执行智能分输，从而保证分输参数的稳定性。

（2）计量橇状态监控

当PLC系统对计量橇进行实时监控过程中，如果监测到计量橇出现电动阀事故或流量计死机的情况，并且在确保备用路计量橇状态正常时，PLC系统会进入计量橇故障切换模式，自动开启备用路计量橇，在备用路计量橇成功开启以后会自动关停故障路计量橇，从而实现分输的稳定性和准确性。

（3）调压橇状态监控

当PLC系统对调压橇进行实时监控过程中，如果监测到调压橇出现电动阀事故或工作阀故障的情况，并且在确保备用路调压橇状态正常时，PLC系统会进入调压橇故障切换模式，自动开启备用路调压橇，在备用路调压橇成功开启以后会自动关停故障路调压橇，从而实现分输的稳定性和准确性。

1.4到量停输

无人化自动分输技术采用到量停输系统来完成停止分属。该设计模块在PLC系统中需要设置两个参数分别为：已输百分比和停输百分比。已输百分比是当日输气量与指定输气量的计算结果;停输百分比在操作员工站上进行设置，当已输百分比大于等于停输百分比时，无人化自动分输技术将智能分出阶段转换为到量停输阶段。

用户实行到量停输的执行顺序包括以下几个方面：

（1）工作调节阀切换为手动控制状态

（2）当工作阀切换成功以后，工作调节阀的阀位置会自动调到0%，做执行关阀操作。

（3）当工作调节阀的开度小于10%或者工作调节法，持续关阀超过两分钟以上，系统会将自动关闭调节阀。

（4）当电动阀关闭以后，若用户的停输状态在10分钟内没有成功关闭电动阀，则系统会发出警报，需要进行人工干预。

2动分输技术的应用测试

利用无人化自动分输技术在西气东输中的35座输气站场的65家用户进行试运行，期间利用无人化分输技术进行天然气分输，并对无扰切换能力、故障切换能力、防呆控制能力，故障响应能力进行测试。测试结果显示利用无人化自动分输技术可以有效提高输气效果，并且在试运行期间没有出现分输中断、分输输差和计量不准确等问题。天然气超调减少15%，阀门频繁开启动作减少，准确的精度控制能够满足下游用户需求，无人化自动分输技术系统可以有效改善分输目标以及分输效果。

3束语

无人化自动分输技术能够将大量的分输工作简化为一次性人工参数设定，将后续工作中的分输工作利用SCADA系统进行自动完成。无人化自动分输技术的应用可以优化人力资源配置，从真正意义上实现无人化自动管理，提高输气站场的自动化和智能化。但是在實际应用过程中，无人化自动分输技术在控制逻辑上还存在着一定的局限性，对于天然气的监控功能仍然是基于固定模式的响应，在实际应用过程中无需人工干预，但是当天然气分输出现预设模式以外的状况，SCADA系统就无法正常运行，因此在未来的研究过程中需要添加智能化来作为新的方发展方向，能够对各种异常状况进行自动分析并采取自动决策，从而有效实现故障响应智能化的管理目标。

参考文献：

[1]李三民.西气东输系统的自动化管理措施[J].化工管理，2019，519（12）：144-145.

[2]白晨，孔超.西气东输站场自动化网络优化探讨[J].云南化工，2018，45（4）：180-180.

[3]梁怿，韩建强，王磊.远控自动分输系统在西气东输甘塘站的应用[J].油气储运，2013（02）：69-71.