天然气调压系统热备及其在输气场站工艺控制过程的应用

王佑涛，汪 锐，尚 华，晁 操

(湖北省天然气发展有限公司，武汉430000)

0 前言

湖北省天然气发展有限公司石首分输站于2015年1 月正式投产运行，石首分输站工艺区分为：“进站过滤撬块区”“换热撬块区”“一级调压撬块区”“大工业用户撬块区”“石首城撬块区”“石首CNG 撬块区”“湖南省天然气分输撬块区”，工艺设置皆为“一用一备一预留”。

进站天然气经过滤支路、换热支路、一级调压支路、二级调压后，将天然气输送给大工业用户。

石首分输站大工业用户该公司以生产镀膜玻璃和玻璃深加工为主，生产过程中不能停止天然气的供应，窑炉在保温时段亦不能长时段地停止天然气的供应。期间如果发生天然气供应中断，将导致玻璃厂生产工艺中断，最终可能导致生产窑炉报废，将会造成玻璃厂较大的经济损失。

通过对天然气场站调压系统的热备工艺优化设置，实现以设置工艺参数实现天然气场站供气过程自动化，可大大提高供气过程中的稳定性和安全性。

1 大工业用户调压系统热备工艺

1.1 大工业用户调压工艺流程

石首分输站进站3.5 ～5.5 MPa 的天然气，经一级调压支路调压至1.0 ～1.6 MPa，二级调压支路调压至0.2 ～0.3 MPa，最终分输至大工业用户，一级调压支路和二级调压支路均采用一用一备流程。

1.2 大工业用户一、二级调压撬块设备的型号

一级调压撬块中监控调压器REFLUX 819 具有“失效时关闭”的特性；工作调压器REFLUX 819/FO具有“失效时打开”的特性。大工业用户二级调压撬块中监控调压器REVAL 182 具有“失效时关闭”的特性。

1.3 大工业用户供气风险分析

(1)未进行调压系统热备份优化前，一级调压撬块A、B 路采用“一用一备”，“冷备”运行。当工作调压阀(以下简称PV)出现失效时，由于PV 具备“失效时打开”的特性，PV 的阀口会全开，此时一级调压撬块的出口压力会升高，待升高至监控调压阀(以下简称 PCV)的压力设定值时，PCV 接替 PV 工作［1］。但当PCV 出现失效时，PCV 具备“失效时关闭” 的特性，PCV 阀口会关闭，若发现故障不及时，将导致大工业用户出现停止供气的情况。

(2)未进行调压系统热备份优化前，大工业用户撬块A、B 支路采用“一用一备”，“冷备”运行。通过流量调节阀调节至适当开度对大工业用户供气。若在用路的PCV 失效时，PCV 会关闭，将导致大工业用户出现停止供气的情况。或者大工业用户撬块出口压力上升至安全切断阀(以下简称SSV) 的设定值时，SSV 切断关闭，若发现故障不及时，将导致大工业用户出现停止供气的情况。

(3)以上两种情况，若场站人员发现不及时或操作不及时，都将会给大工业用户造成天然气供应不及时的危险，影响大工业用户的生产安全。

1.4 大工业用户优化后调压工艺流程

基于大工业用户天然气供应存在的问题及风险分析，从安全生产、保障用户利益的角度出发，对石首分输站一级调压撬块、大工业用户调压撬块调压参数进行重新优化。通过更改一级调压及大工业用户调压系统设备的参数及工艺控制过程的变化，实现一级调压撬块及大工业用户撬块调压A、B 路热备。

表1 一级调压及大工业用户调压参数优化前后对比表

“热备”自动切换的基本原理：以一级调压撬块为例，首先将一级调压撬块A 路SSV 的切断压力设定为1.45 MPa 略低于B 路SSV 的设定值1.53 MPa，一级调压撬块A 路的PV 压力设定值为1.30 MPa 略高于B 路PV 的设定值1.10 MPa ，此时，由于一调撬块A 路PV 设定值略大于B 路PV 设定值，此时A 路单独运行。若下游用户用气量持续增加时，后端的压力值将逐渐减小，当减小到B 路PV 设定压力值1.10 MPa 时，B 路 PV 将自动投入使用，此时，A、B 两调压支路同时运行［2］。

当A 路PV 出现故障情况时，阀门将“失效全开”，A 路PV 全开从而导致出口压力值迅速增大，此时，A 路 PCV 接替 PV 进行调压，但当 PCV 也出现故障时，A 路SSV 进行“切断保护”，停止A 路的正常运行。此时，由于 B 路 SSV 的设定压力 1.53 MPa 略高于A 路SSV 的设定压力1.45 MPa，B 路不会被切断。由于A 路被切断保护，B 路还没有投入运行，随着下游继续用气B 路后端压力将逐渐减小，当减小到B路PV 设定压力值1.10 MPa 时，B 路自动对下游端供气。这一自动调节过程在短时间内完成，反应时间的长短与下游用户之间管存和单位用气量相关。现场值班人员利用B 路供气给予的宝贵时间将A 路设备维修好，使A、B 调压两路继续保持“热备”状态进行供气［3］。

2 石首分输站实行调压系统热备份工艺控制现状

对石首分输站大工业用户调压工艺优化为调热备工艺后，在原有设备的基础上通过修改工艺参数实现工艺控制自动化，提高了供气的可靠性。对一级调压撬块和大工业用户撬块调压系统A、B 路实行“热备”控制工艺运行，正常情况下一路运行，另一路处于热备状态，一旦在用路出现故障，备用路自动启用，确保对下游大工业用户供气的持续性和可靠性。

3 结束语

实践证明，天然气输气场站传统的调压支路“冷备”供气运行方式，对一些不能停输的大工业用户越来越不适用，而采用优化的调压支路“热备”运行，可大大提高供气过程的稳定可靠性，可确保调压支路的自动“无缝”对接，保障大工业用户的用气可靠性。总之，天然气调压系统“热备”工艺以设置工艺参数实现天然气场站供气过程自动化，能有效确保天然气场站的安全生产和供气可靠性。