天然氣長輸管道的知識

1、關(guān)于天然氣長輸管道知識普及隨著我國天然氣勘探開發(fā)力度的加大以及人民群眾日益提高的物質(zhì)和環(huán)保需要，近年來天然氣長輸管道的發(fā)展十分迅速。隨著管道的不斷延伸，管道企業(yè)所擔(dān)負(fù)的社會責(zé)任、政治責(zé)任和經(jīng)濟(jì)責(zé)任也越來越大。因此，對于天然氣長輸管道知識普及顯得尤為重要。一、線路工程輸氣管道工程是指用管道輸送天然氣和煤氣的工程，一般包括輸氣線路、輸氣站、管道穿（跨）越及輔助生產(chǎn)設(shè)施等工程內(nèi)容。線路工程分為輸氣干線與輸氣支線。輸氣干線是由輸氣首站到輸氣末站間的主運(yùn)行管線；輸氣支線是向輸氣干線輸入或由輸氣干線輸出管輸氣體的管線。線路截?cái)嚅y室屬于線路工程的一部分，主要設(shè)備包括清管三通、線路截?cái)嗲蜷y、上下游放空旁通流程

2、、放空立管等，功能是在極端工況或線路檢修時(shí)，對線路進(jìn)行分段截?cái)?。閥室設(shè)置依據(jù)線路所通過的地區(qū)等級不同，進(jìn)行不同間距設(shè)置。閥室系統(tǒng)包括手動閥室和RTU閥室兩大類。二、工藝站場輸氣站是輸氣管道工程中各類工藝站場的總稱。一般包括輸氣首站、輸氣末站、壓氣站、氣體接收站、氣體分輸站、清管站等站場。輸氣站是輸氣管道系統(tǒng)的重要組成部分，主要功能包括調(diào)壓、過濾、計(jì)量、清管、增壓和冷卻等。其中調(diào)壓的目的是保證輸入、輸出的氣體具有所需的壓力和流量；過濾的目的是為了脫除天然氣中固體雜質(zhì)，避免增大輸氣阻力、磨損儀表設(shè)備、污染環(huán)境等；計(jì)量是氣體銷售、業(yè)務(wù)交接必不可少的，同時(shí)它也是對整個(gè)管道進(jìn)行自動控制的依據(jù)；清管的目的

3、在于清除輸氣管道內(nèi)的雜物、積污，提高管道輸送效率，減少摩阻損失和管道內(nèi)壁腐蝕，延長管道使用壽命；增壓的目的是為天然氣提供一定的壓能；而冷卻是使由于增壓升高的氣體溫度降低下來，保證氣體的輸送效率。根據(jù)輸氣站所處的位置不同，各自的作用也有所差異。1、首站首站就是輸氣管道的起點(diǎn)站。輸氣首站一般在氣田附近。2、末站末站就是輸氣管道的終點(diǎn)站。氣體通過末站，供應(yīng)給用戶。因此末站具有調(diào)壓、過濾、計(jì)量、清管器接受等功能。此外，為了解決管道輸送和用戶用氣不平衡問題，還設(shè)有調(diào)峰設(shè)施，如地下儲氣庫、儲氣罐等。3、清管站清管站是具有清管器收發(fā)、天然氣分離設(shè)備設(shè)施及清管作業(yè)功能的工藝站場。4、壓氣站壓氣站是在輸氣管道沿

4、線，用壓縮機(jī)對管輸氣體增壓而設(shè)置的站。5、分輸站在輸氣管道沿線，為分輸氣體至用戶而設(shè)置的站，一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管等功能。6、氣體接收站在輸氣管道沿線，為接受輸氣支線來氣而設(shè)置的站，一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管等功能。三、自動控制系統(tǒng)隨著電子計(jì)算機(jī)、儀表自動化技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展，目前已廣泛采用“監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition,簡稱SCADA系統(tǒng)）”來完成對天然氣管道輸送的自動監(jiān)控和自動保護(hù)，并已成為管道自動控制系統(tǒng)的基本模式。正常情況下調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)全線自動化控制和調(diào)度管理，在調(diào)度控制中心故障或發(fā)生戰(zhàn)

5、爭、自然災(zāi)害等情況下后備控制中心接管全線SCADA系統(tǒng)監(jiān)控。管道SCADA系統(tǒng)對各站實(shí)施遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、安全保護(hù)和統(tǒng)一調(diào)度管理。調(diào)度控制中心可向各站控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度指令，由站控系統(tǒng)完成控制功能；調(diào)度控制中心通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享、信息的實(shí)時(shí)采集和集中處理。第一級為中心控制級：對全線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度管理。在正常情況下，由調(diào)度控制中心對全線進(jìn)行監(jiān)視和控制。沿線各站控制無須人工干預(yù)，各工藝站場的SCS和RTU在調(diào)度控制中心的統(tǒng)一指揮下完成各自的監(jiān)控工作。第二級為站場控制級：在首站、各分輸站、壓氣站、末站，通過站控SCS系統(tǒng)對站內(nèi)工藝變量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制及聯(lián)鎖

6、保護(hù)。在無人值守的清管站設(shè)置遠(yuǎn)程終端裝置（RTU），對站內(nèi)工藝變量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制。站場控制級控制權(quán)限由調(diào)度控制中心確定，經(jīng)調(diào)度控制中心授權(quán)后，才允許操作人員通過SCS或RTU對各站進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的操作。當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí)，用站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各站的監(jiān)視與控制。第三級為就地控制級：就地控制系統(tǒng)對工藝單體或設(shè)備進(jìn)行手/自動就地控制。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修或緊急切斷時(shí)，可采用就地控制方式。SCADA 系統(tǒng)配置及功能：1、調(diào)度控制中心配置硬件部分包括各類服務(wù)器和工作站等，軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫管理、報(bào)警和事件管理和專用軟件包（收發(fā)球跟蹤、模擬仿真軟件

7、及氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟件等）。主要功能包括：數(shù)據(jù)采集和處理；下達(dá)調(diào)度和操作命令；顯示動態(tài)工藝流程；報(bào)警和事件管理；歷史數(shù)據(jù)的采集、歸檔和趨勢顯示；報(bào)表生成和打?。粯?biāo)準(zhǔn)組態(tài)用軟件和用戶生成的用軟件的執(zhí)行；時(shí)鐘同步；具有對輸氣過程實(shí)時(shí)模擬及對操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的能力；壓力和流量調(diào)節(jié)；輸氣過程優(yōu)化；儀表和系統(tǒng)的故障診斷和分析；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理；主備通信通道的自動切換；貿(mào)易結(jié)算管理；全線緊急關(guān)斷；管線泄漏檢測。2、后備控制中心配置硬件部分包括各類服務(wù)器和工作站等，軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫管理、報(bào)警和事件管理和專用軟件包（收發(fā)球跟蹤、模擬仿真軟件及氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟

8、件等）。主要功能包括：數(shù)據(jù)采集和處理；下達(dá)調(diào)度和操作命令；顯示動態(tài)工藝流程；報(bào)警和事件管理；歷史數(shù)據(jù)的采集、歸檔和趨勢顯示；報(bào)表生成和打?。粯?biāo)準(zhǔn)組態(tài)用軟件和用戶生成的用軟件的執(zhí)行；時(shí)鐘同步；壓力和流量調(diào)節(jié)；儀表和系統(tǒng)的故障診斷和分析；網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理；主備通信通道的自動切換；全線緊急關(guān)斷；管線泄漏檢測。3、輸氣管理處監(jiān)視終端管理處分別設(shè)置2個(gè)監(jiān)視終端，只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)視，不能進(jìn)行控制。監(jiān)視終端主要功能如下：動態(tài)工藝流程顯示；報(bào)警和事件顯示；歷史數(shù)據(jù)的趨勢顯示；儀表的故障診斷和分析顯示。4、站控系統(tǒng)各站場均設(shè)置SCS，設(shè)置不同數(shù)量的工作站、站控系統(tǒng)PLC、ESD系統(tǒng)PLC。站控系統(tǒng)完成以下主要功能：

9、數(shù)據(jù)采集與傳輸功能、控制功能、顯示功能、打印功能、ESD關(guān)斷功能和數(shù)據(jù)管理等其它功能。5、遠(yuǎn)控終端 RTU全線設(shè)置遠(yuǎn)控線路截?cái)嚅y室RTU，RTU可實(shí)現(xiàn)如下主要功能：數(shù)據(jù)采集和處理；邏輯控制；接收調(diào)度控制中心發(fā)送的指令；向調(diào)度控制中心發(fā)送帶時(shí)間標(biāo)簽的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；自診斷功能；故障報(bào)警。6、流量計(jì)量和貿(mào)易管理1）貿(mào)易計(jì)量貿(mào)易交接流量計(jì)選用氣體超聲流量計(jì)或氣體渦輪流量計(jì)，渦輪流量計(jì)的口徑一般小于DN100。氣體超聲流量計(jì)在5%Qmax Qmax之間（Qmax為流量計(jì)固有最大流量范圍）保證測量準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.5%。氣體渦輪流量計(jì)在20% qmaxqmax的范圍內(nèi)保證測量準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.

10、5%；氣體渦輪流量計(jì)在qmin20% qmax的范圍內(nèi)保證測量準(zhǔn)確度優(yōu)于±1%。計(jì)量系統(tǒng)采用獨(dú)立的流量計(jì)算機(jī)作為流量累加單元，并將數(shù)據(jù)傳給SCS系統(tǒng)。首站設(shè)置在線色譜、H2S和水露點(diǎn)分析儀，用于對天然氣氣質(zhì)和參數(shù)進(jìn)行檢測。其他計(jì)量站場設(shè)置在線色譜分析儀，用于對天然氣氣質(zhì)和參數(shù)進(jìn)行檢測。調(diào)度控制中心配置氣體管理系統(tǒng) (GMS)，對現(xiàn)場天然氣流量、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并為貿(mào)易管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。2）自用氣計(jì)量站場安裝站內(nèi)自用氣處理橇，自用氣計(jì)量采用渦輪流量計(jì)。站場自用氣包括放空火炬點(diǎn)火用氣、天然氣發(fā)電機(jī)用氣和生活用氣。7、氣體管理系統(tǒng) (GMS)氣體管理系統(tǒng) (GMS)為氣量能量貿(mào)易管

11、理系統(tǒng)，可自動進(jìn)行天然氣交接、銷售及輸送的管理，為公司財(cái)務(wù)提供所需的數(shù)據(jù)，提供用戶查詢所需的數(shù)據(jù)，完成貿(mào)易結(jié)算所需的功能并將數(shù)據(jù)存檔。氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟件結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫管理平臺、管道運(yùn)行計(jì)劃、管理和財(cái)務(wù)信息系統(tǒng)、氣體計(jì)量系統(tǒng)等。8、模擬仿真系統(tǒng)為準(zhǔn)確地評價(jià)管道的過去、解釋管道當(dāng)前發(fā)生的事件、預(yù)測管道的未來等任務(wù)。川氣東送管道采用實(shí)時(shí)模擬仿真軟件，為操作、調(diào)度人員提供調(diào)度和操作參考，并可為操作員的培訓(xùn)提供平臺，以保證輸氣管道安全、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。模擬仿真軟件根據(jù)管道的實(shí)際情況組態(tài)形成管道的模型。根據(jù)需要計(jì)算所得出的結(jié)果，如管線的泄漏報(bào)警、天然氣組份跟蹤、

12、各管段流量、管儲氣量、壓力分布狀態(tài)、清管器在管道中的位置等，由模擬仿真軟件寫入到SCADA的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，并在操作員工作站上顯示，作為操作員對管道運(yùn)行調(diào)度的參考。模擬仿真系統(tǒng)組成包括：實(shí)時(shí)瞬態(tài)、水力特征、氣體組分跟蹤、儀表分析、管充管理、管道效率、清管器跟蹤、工藝預(yù)測、SCADA培訓(xùn)等。四、通訊系統(tǒng)通信系統(tǒng)是為長輸管道的生產(chǎn)調(diào)度、行政管理、巡線搶修、生活后勤等提供多種通信業(yè)務(wù)，開通遠(yuǎn)程監(jiān)控及會議電視等視頻業(yè)務(wù)，同時(shí)為管道SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠信道，為數(shù)字化管道提供通信支撐。由于目前建設(shè)的長輸管線工藝自動化程度高、維護(hù)人員少，要求通信系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，穩(wěn)定可靠，傳輸質(zhì)量高，盡量減少日常維護(hù)

13、工作量，并能適應(yīng)今后通信發(fā)展需求。一般管道通信部分包括：光傳輸系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)及周界安防系統(tǒng)、會議電視系統(tǒng)、程控電話交換系統(tǒng)、局域網(wǎng)辦公自動化（OA）系統(tǒng)、巡線搶修及應(yīng)急通信系統(tǒng)和公網(wǎng)備用通信系統(tǒng)等七部分。通信實(shí)現(xiàn)方式一般采用光纖通信、DDN公網(wǎng)通信、GPRS無線通信及衛(wèi)星通信等。五、 供配電系統(tǒng)1、站場供配電壓氣站等電力負(fù)荷大的站場，建設(shè)110 kV 或35kV變電所來提供電力。其它電力負(fù)荷較小的站場一般報(bào)裝10 kV外電線路，由10 kV /0.4 kV變壓器變壓提供電能供給。為確保輸氣生產(chǎn)的正常運(yùn)行，選擇自動化天然氣發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急自備電源電源。外電斷電的情況下，發(fā)電機(jī)組應(yīng)為站內(nèi)一、二

14、級負(fù)荷提供電源。天然氣發(fā)電機(jī)組額定電壓選擇：交流380/220V，50Hz，3相，4線。運(yùn)行方式為市電與發(fā)電自動切換。2、閥室系統(tǒng)供配電（1） RTU 閥室供電RTU 閥室供電主要有外部電源接入、太陽能電源系統(tǒng)和小容量燃?xì)獍l(fā)電裝置等三種方式。根據(jù)RTU閥室所處地理位置，分別設(shè)置太陽能電源系統(tǒng)和小容量燃?xì)獍l(fā)電裝置，為RTU閥室內(nèi)的自控、通信、防腐及照明提供電源。采用太陽能電源供電閥室主要依據(jù)RTU閥室所在位置相近氣象條件，確定當(dāng)無光照日小于等于11天的平原地帶及無陽光遮攔處采用太陽能電源。閥室利用1000Ah閥控密封鉛酸蓄電池作為備用電源，后備時(shí)間約為48小時(shí)，并通過SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和

15、控制，所有告警信號通過公用報(bào)警接點(diǎn)傳至SCADA系統(tǒng)。外部電源供電的RTU閥室采用1回10kV高壓外電源，站內(nèi)建1座10/0.4kV變配電室，單臺室內(nèi)干式變壓器，為滿足一級用電負(fù)荷要求，配置保證在外電源失電的情況下采用冗余UPS不間斷電源，不間斷時(shí)間按3天考慮蓄電池配置。同時(shí)，對電源裝置具備就地和遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。（2） 手動閥室供電手動閥室電力需求主要是滿足線路截?cái)嚅y室執(zhí)行機(jī)構(gòu)電子控制單元，電力負(fù)荷很小，都是采用小型太陽能電池板配合密封鉛酸蓄電池供電，在具備光照的情況下，太陽能電源對鉛酸蓄電池進(jìn)行浮充，由鉛酸蓄電池保持執(zhí)行機(jī)構(gòu)電子控制單元正常工作電壓。六、管道防腐1、線路管道防腐（1）線路管道一

16、般采用外防腐層與陰極保護(hù)相聯(lián)合的保護(hù)措施。管線外防腐涂層采用三層PE，陰極保護(hù)采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，沿線按保護(hù)距離要求設(shè)置陰極保護(hù)站。陰保設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 自然電位：-0.55V（相對飽和硫酸銅參比電極） 匯流點(diǎn)電位：-1.15V（相對飽和硫酸銅參比電極） 管線最小保護(hù)電位：-0.85 V（相對飽和硫酸銅參比電極） 管線保護(hù)電流密度：5A/m2 設(shè)計(jì)壽命：30年 輸氣外防腐涂層：三層PE（2）外補(bǔ)口基本情況：Ø 一般管段三層PE 的補(bǔ)口和煨制彎頭的補(bǔ)口選用無溶劑液體環(huán)氧涂料熱收縮補(bǔ)口帶。Ø 定向鉆穿越段的加強(qiáng)級3 層PE 補(bǔ)口選用無溶劑液體環(huán)氧涂料+定向鉆專用熱收縮補(bǔ)口帶。（

17、3）線路管道內(nèi)涂層一般主干管線內(nèi)表面采用雙組份液體環(huán)氧涂料，干膜厚度65m。為了提高長輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作性能和對管道的有效保護(hù)，可采用獨(dú)立的陰極保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，沿線在關(guān)鍵位置設(shè)置智能測試樁，在RTU閥室設(shè)置電位采集器。智能測試樁使用GPRS 通訊方式，采用長壽命電池供電，采用低功耗技術(shù)完成GPRS 通訊無線電位采集功能，自動GPRS 連線及數(shù)據(jù)發(fā)送。RTU 閥室電位采集器采用光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。陰極保護(hù)監(jiān)測中心設(shè)在主調(diào)控中心。2、閥室工藝管道防腐閥室流程與干線相連部分采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)；閥室放空系統(tǒng)設(shè)絕緣接頭，采用犧牲陽極的陰極保護(hù)方式。（1）地上天然氣管線、放空管線、放空立管的外表面 底

18、漆：環(huán)氧富鋅底漆，2道，80100mm 中間漆：環(huán)氧云鐵中間漆，1道， 100mm 面漆：丙烯酸聚氨酯面漆，2道，80100mm 總干膜厚度260mm（2）埋地管線的外表面 底漆：環(huán)氧富鋅底漆，2道，80100mm 面漆：無溶劑液體環(huán)氧涂料，1道，500mm 總干膜厚度580mm3、站場工藝管道防腐管道工藝站場，一般增壓站場采用強(qiáng)制電流的陰極保護(hù)方式；其它站場采用犧牲陽極的陰極保護(hù)方式，進(jìn)出站管道設(shè)絕緣接頭。（1）地上工藝管道的外表面底漆：環(huán)氧富鋅底漆，2道，80mm面漆：環(huán)氧硅氧烷面漆，1道，125mm總干膜厚度205mm（2）埋地工藝管線的外表面底漆：環(huán)氧富鋅底漆，2道，80mm面漆：無溶劑液體環(huán)氧涂料，1道，500mm總干膜厚度580mm七、氣體的儲存燃?xì)庥脷饬坎粩喟l(fā)生變化，有月不均勻性、日不均勻性和時(shí)不均勻性，但起源的供應(yīng)量不可能完全按用氣量的變化而隨時(shí)改變，特別是長距離輸氣管道，為求得高效率和最好的經(jīng)濟(jì)效益，總希望在某一最