利用流量計(jì)信號(hào)對(duì)加熱器進(jìn)行控制

天然氣輸送過程中從高壓到低壓，需要從外界吸收熱量，使管線的溫度迅速下降，因而需要對(duì)管線加熱。由于天然氣分輸是間斷分輸，用調(diào)壓后的天然氣溫度控制加熱器工作，經(jīng)常出現(xiàn)超溫報(bào)警，加熱器停止運(yùn)行，會(huì)造成天然氣管線冰賭，設(shè)備運(yùn)行存在隱患。為了解決該問題，在站場控制ＰＬＣ程序中，加入流量計(jì)的流量信號(hào)參與加熱器的控制，實(shí)現(xiàn)了電加熱器的可靠控制，提高了天然氣分輸工作的可靠性，使天然氣夜間分輸、冬季分輸?shù)陌踩禂?shù)得到提升。

作為代替煤炭的清潔能源,天然氣在“十三五”能源發(fā)展規(guī)劃中起著關(guān)鍵的作用。以西氣東輸二線工程為代表的長輸管道在的大力推動(dòng)下逐步形成了縱貫?zāi)媳?、橫貫東西和聯(lián)通海外的全國性供氣網(wǎng)絡(luò),形成了“西氣東輸、緬氣北上、海氣登陸、就近外供”的供氣格局。天然氣分輸站是長輸管道直接面對(duì)地區(qū)供氣的窗口,是直接關(guān)系百姓民生的重點(diǎn)工程,因此天然氣分輸站的優(yōu)化、改進(jìn)是十分必要的。

1哈密天然氣分輸站簡介

1.1投產(chǎn)情況哈密天然氣分輸站,是西氣東輸二線工程行至新疆哈密地區(qū)所建設(shè)的一個(gè)高壓天然氣分輸工程。目前日分輸量在5×104 m3以上,總計(jì)分輸量已達(dá)3×107 m3,極大地惠及了哈密地區(qū)民眾。

1.2工藝流程簡介

該分輸站主要包括分輸流程和越站流程,主要設(shè)備包括2路臥式過濾器、2套調(diào)壓加熱裝置。分輸站流程如圖1所示,通過過濾、加熱、調(diào)壓等工藝程序,將高達(dá)12 MPa的天然氣降至5.5 MPa左右,輸送至哈密新捷燃?xì)夤尽?/p>

1.3電加熱器的重要性

由工藝流程可知,高達(dá)12 MPa的天然氣從管徑1 219mm的干線引出,經(jīng)過濾、調(diào)壓至5.5MPa。該過程中壓力變化巨大,根據(jù)能量守恒定律,天然氣從高壓到低壓，需要從外界吸收熱量，天然氣及所在管線的溫度迅速下降。特別是在冬天室外溫度極低的情況下，天然氣經(jīng)過調(diào)壓后溫度可降至零度以下，所以必須對(duì)調(diào)壓前的天然氣進(jìn)行加熱，否則會(huì)出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，對(duì)分輸產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

閘（生產(chǎn)分輸中出現(xiàn)過數(shù)次該狀況）。

如果加熱器空氣開關(guān)跳閘，新捷燃?xì)夤鞠麓螁?dòng)壓縮機(jī)裝車時(shí)，調(diào)壓撬調(diào)壓閥自動(dòng)打開，開始調(diào)壓分輸，天然氣溫度下降。電加熱器不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，導(dǎo)致管線溫度隨著天然氣調(diào)壓溫度迅速降低，就可能出現(xiàn)管線冰堵的情況，尤其是在室外溫度極低的冬季，冰堵概率非常大，２０１３年１２月投產(chǎn)初期新捷公司管道就出現(xiàn)過２次冰堵事件。

為了避免此類情況的出現(xiàn)，計(jì)量輸送員必須時(shí)刻關(guān)注電加熱器運(yùn)行情況，一旦發(fā)現(xiàn)加熱器出現(xiàn)超溫報(bào)警導(dǎo)致空氣開關(guān)閉合，需重新將加熱器投入運(yùn)行。因?yàn)椋茫危擒囕v裝載天然氣時(shí)間分布不均，且

晚間裝載較多，所以計(jì)量員每天需要數(shù)次閉合加熱器空氣開關(guān)，既嚴(yán)重加大了員工的工作強(qiáng)度，也對(duì)分輸站設(shè)備及管道安全運(yùn)行造成重大安全隱患。

４ 加熱控制程序改進(jìn)方案選擇

要解決該問題，就需要從加熱器控制原理和實(shí)際分輸?shù)那闆r考慮。首先從控制的角度考慮為管線加裝１個(gè)流量開關(guān)，通過流量開關(guān)的實(shí)際檢測值來判斷分輸情況，從而對(duì)加熱器進(jìn)行自動(dòng)控制。然

而，若加裝流量開關(guān)，必然要對(duì)加熱器本體進(jìn)行切割和焊接、對(duì)管線天然氣進(jìn)行氮?dú)庵脫Q、需要進(jìn)行開挖布線，這樣不僅需要?jiǎng)踊鹱鳂I(yè)，存在較大安全風(fēng)險(xiǎn)，且投入資金不菲。

從分 輸 站 整 體 數(shù) 據(jù) 采 集 與 監(jiān) 視 控 制 系 統(tǒng)

（ＳＣＡＤＡ）控制信號(hào)的角度考慮，加熱器遠(yuǎn)程控制啟、停信號(hào)，從ＳＣＡＤＡ進(jìn)入可編程控制器（ＰＬＣ），再從ＰＬＣ到加熱器。流量計(jì)的流量信號(hào)也進(jìn)入了

ＰＬＣ，再從ＰＬＣ 進(jìn)入站控ＳＣＡＤＡ 上位機(jī)進(jìn)行顯示。理論上可以通過改進(jìn)ＰＬＣ程序，利用流量計(jì)的流量信號(hào)對(duì)加熱器進(jìn)行控制。

每次分輸，新捷燃?xì)夤径际峭ㄟ^壓縮機(jī)為

ＣＮＧ罐車充壓，管線壓力隨著壓縮機(jī)的抽氣而下降，哈密天然氣分輸站調(diào)壓閥自動(dòng)打開，同時(shí)流量計(jì)

開始計(jì)量，當(dāng)裝車結(jié)束后，壓縮機(jī)停止運(yùn)行，哈密天然氣分輸站調(diào)壓閥自動(dòng)關(guān)閉。該公司有２臺(tái)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)輸量為３０００ｍ３／ｈ。若１臺(tái)壓縮機(jī)運(yùn)行，輸量為３０００ｍ３／ｈ左右，若是２臺(tái)壓縮機(jī)同時(shí)運(yùn)行則是６０００ｍ３／ｈ的輸量。從圖２可以看出，天然氣分輸開啟后，加熱器應(yīng)處于工作狀態(tài)，因?yàn)樵诹髁枯^小時(shí)天然氣的節(jié)流降溫效應(yīng)不明顯，所以選擇天然氣流量大于３００ｍ３／ｈ，作為啟動(dòng)加熱器的條件。

對(duì)現(xiàn)有的 ＳＣＡＤＡ 的 ＰＬＣ 程序進(jìn)行恰當(dāng)修改，在原來的控制程序上加入了１個(gè)比較關(guān)系的邏輯程序。當(dāng)流量計(jì)流量小于３００ｍ３／ｈ，加熱器停止加熱；當(dāng)流量大于３００ｍ３／ｈ，加熱器啟動(dòng)加熱。

原來啟動(dòng)站控機(jī)上的啟動(dòng)按鍵后，電加熱立即啟動(dòng)?，F(xiàn)在啟動(dòng)站控機(jī)上的啟動(dòng)按鍵后，加熱器不會(huì)立即加熱運(yùn)行，必須通過邏輯比較，符合啟動(dòng)條件之后加熱器才會(huì)加熱運(yùn)行。

５ 結(jié)束語

從２０１４年１１月２７日對(duì)哈密天然氣分輸站電加熱器控制程序改進(jìn)至今，電加熱器運(yùn)行經(jīng)受住了時(shí)間、天氣和實(shí)踐的考驗(yàn)。自改造之后，天然氣分輸過程中再也沒有發(fā)生過凍堵事件，有效地保障了哈密地區(qū)清潔能源的供給；不僅節(jié)約了增加流量開關(guān)的投資，避免了施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了電加熱器的遠(yuǎn)程控制，提高了站場工作效率；切實(shí)減輕了員工的工作量和心理壓力，提高了站場夜間分輸、冬季分輸?shù)陌踩禂?shù)。通過程序改進(jìn)，熱量不會(huì)在電加熱器內(nèi)持續(xù)聚集，避免出現(xiàn)溫度過高的現(xiàn)象，所以有利于延長電加熱器的使用壽命。