天然气长输管道燃压机组控制技术分析

王江宏

摘 要 当前我国对天然气的需求不断增加，天然气长输管道的建设正处于新的发展高峰。为了确保天然气长输管道的输送安全及输送效率，企业应该对常采用的以燃气轮机为动力的“燃驱”增压方式的机械设备重视起来，并对其控制技术进行分析研究。

关键词 天然气;长输管道;燃压机组;控制技术;分析

引言

随着“一带一路”的加快实施，我国与沿线国家的合作不断加强，中俄天然气管道东线、中亚D线等重点项目的推进加快，天然气长输压缩机组的国产化迫在眉睫。常被喻为天然气管道输送的“心脏”，属于世界前沿的高精尖技术和设备，关键技术被国外垄断，长此以往，不利于我国燃气轮机动力产业及相关产业的健康、快速发展[1]。因此，开展燃气机轮机械机组的控制研究就能推动科研发展，对长距离天然气输送以及社会发展都有积极的推动意义。

1燃气机轮机械控制体系的发展情况

在现代社会发展中，燃气机轮机械设备对多个领域的生产制造、控制管理都有重大影响，尤其是在为各种大型机械设备功能方面都有着宝贵的作用。并且自动20世纪30年代由瑞士一家公司创造出了燃气机轮机械设备之后，在其后的发展中这种设备被不断发展、完善，逐渐在动力以及稳定性方面有了发展。这种设备在现代的发展中又结合了电子信息技术，让燃气机轮机械设备的性能得到了全面的强化。我国在开展长距离天然气运输的时候，燃气机轮机械设备是不可缺少关键设备，但目前我国在这种设备的制造方面还存在一些不足之处，尤其是一些关键技术还需要依靠于外国，导致过去较多的燃气机轮机械设备都是在国外采购回来的。这种情况对目前我国的长管道天然气传输体系的建设会带来不利影响，因此我国目前正在大力开展燃气机轮机械方面的研发，保证长管道天然气输送管理有较高质量。

2燃气机轮机械控制体系概述

在燃气机轮机械长时间的发展中，这一机械设备的运行原理、功能结构、设计细节都得到了完善，和过去的燃气机轮机械系统相比，现代燃气机轮机械设备在其硬件系统构成方面、硬件系统搭配方面、设备控制系统性能方面、设备软件控制灵敏度、对于火灾警报的控制预警等方面都有大幅度的优化，使燃气机轮机械更符合现代社会的各方面需要。通常燃气机轮机械的构成会包括机械压气机设备、机械燃烧室部分、高压涡轮设备、机械低压涡轮设备以及动力涡轮设备等几个组成部分，这些组成部分在实际的系统运行当中都发挥了不可取代的作用。我国天然气管道的距离较长，并且天然气输送量也比较巨大，这些因素在无形当中提升了对于燃气机轮机械设备的要求，为了保证燃气机轮机械设备能在系统正常运行的阶段中获得良好质量，需要设计人员能掌握这部件的设计要点以及运行时候对这些设备的需要，只有这样才能最终保证整体体系的运行质量。

3燃气轮机驱动压缩机组控制系统存在的技术难点

燃气轮机驱动压缩机组控制系统的技术难点是在分析燃气轮机及其辅机的结构以及工作原理、特性、监测要求，确定控制内容。由于燃气轮机辅机系统的控制工艺流程异常复杂，而且相关的关联控制特别多，一个信号动作可能引发的连锁反应多并且对硬件及现场仪表、阀门的精度和反应速度要求极高。燃气轮机驱动压缩机组控制系统对火灾探测器的设置、联动触发信号、手动控制方式、控制显示及信号状态、消防控制器计时误差要求、对信息记录数量以及断电后保持时间均有特别明确的要求。该燃气轮机驱动压缩机组控制系统设计遵照燃气轮机控制系统相关控制规范进行。

燃气轮机驱动压缩机组控制系统与常规汽轮机驱动或者电动机驱动压缩机组控制系统有很大的差异。燃气轮机辅机控制系统应该满足燃气轮机控制的通用要求。燃气轮机辅机控制系统技术应严格遵守安全标准。对于燃气轮机起动、停机时，对燃机进行相应的技术维护，同时及时消除运行中以及技术维护中发现的故障。在发现有机械缺陷（穿孔、断裂、变形）时，控制系统要求能根据相应的提示帮助进行分析。检查缺陷区域内的设计元件、部件、管路和系统电线束，并确认其状态是否良好。排除重大缺陷。控制系統调试时，使用相关现行技术文件规定的带标号的工具、设备、机械化工具、测量工装来完成调试工作[3]。

4燃气轮机驱动压缩机组控制系统解决方案

4.1 硬件搭建构成

燃气轮机驱动压缩机组辅机控制系统的构成，机组控制系统通常由PLC下位机、HMI上位机组成，共同完成监视、控制，能够实现压缩机组控制。专用于工业控制，其硬件结构主要由电源、中央处理单元、存储器、输入输出接口电路以及功能模块等组成。能够实现燃气轮机驱动压缩机组安全控制。根据实际情况和要求，本系统采用的是基于冗余容错PLC可编程逻辑控制器的燃压机组控制系统。同时，注意长输天然气管道燃气轮机控制系统的硬件配置同时要满足长输天然气场站其他设备控制系统硬件配置要求，不能低于其他设备统一配置要求。

4.2 硬件网络结构

网络通信在控制器和IO卡件之间，可以单网，双网和三冗余网络。厂级数据高速公路PDH是一个对外界开放的网络系统，它将HMI服务器与操作员站、打印机、历史数据站及其他控制系统联网，注意长输天然气管道燃气轮机控制系统的网络连接允许共享一条传输线的多个站点随机访问传输线路。

5结束语

总之，目前，天然气运输的主要途径就是运用天然气管道来予以实施，为了提升天然气运输的质量与水平，要强化压缩机运用的控制力度。压缩机集中表现在高效率、损失小、排气均匀以及结构紧凑之上，目前在天然气高速发展的形势之下，天然气长输管道压缩机的技术也在逐步更新之中，且逐步走向高压、高速、大流量的道路，且已经发展成为天然管道输送阶段之中的主要设备，由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。

参考文献

[1] 张婉悦.天然气长输管道燃压机组控制技术探究[J].通用机械，2016，（7）：33-36.

[2] 刘彦兵.天然气长输管道燃压机组控制技术探究[J].中国科技投资，2017，（28）：245.

[3] 徐铁军.燃气轮机在我国天然气管道行业的应用现状[J].燃气轮机技术，2012，25（1）：12-16..