古有聪 胡佑东 古佳月 王旭 徐里

摘 要：随着生产信息化的建设和完善，现场操作人员流向新开发区成为大趋势，天然气生产老区无人值守站越来越多，生产运行全靠中心站管控。根据现场建设现状和中心站管控模式，目前场站设备对生产的安全和平稳供气存在较多不足和缺陷，应该对现有的供气流程进行功能性改造和完善，达到安全受控，提高运行的连续性，实现远程操作，降低中心站管理难度的目的。

关键词：天然气;无人值守站;供气流程;安全自控方案

1 供气流程现状

老区场站供气流程一般是由自力式调压阀控制供气流量和压力，流程中安装一台阀门执行机构，由中心站远程控制，出站管线上安装安全阀实现超压泄放，有的民用供气流程上增设一台紧急切断阀，超压可自动关闭气源。一般控制逻辑是：正常情况下调压阀控制供气压力，当调压阀故障导致超压时，紧急切断阀关断或由中心站远程启动电动执行机构关闭阀门;当电动执行机构停电、站控系统故障等因数失效时，或未安装紧急切断阀的，最后一道防线就是安全阀泄压排放。

2 目前供气流程存在的缺陷

当工况变化较大时，需人工调节调压阀的指挥器才能达到供气压力要求值，有的地方还需频繁操作才能达到理想值，有人值守时很容易做到这样的操作，能达到相对平稳供气。但实现无人值守后这样的操作就很难得到满足，不及时调节调压阀指挥器就无法实现平稳供气。

当阀门执行机构遇停电、站控系统故障或通讯中断时，因压力异常（遇调压阀失效时）无法远程切斷气源，只能依靠安全阀动作泄放压力。安全阀动作后有一定的危害，即放空泄压现象不能在中心站直观表现出来，只能依靠值班人员根据上传数据的变化分析出来，这对中心站员工来说有很大的难度，因此安全阀起跳泄压存在无人知晓，长时间放空气量的可能，带来较大的安全环保问题。

远程或紧急切断阀关闭气源，这对民用气用户来说可以接受，但对于许多工业用气用户来说，无准备的切断气源会造成较大的经济损失，存在经济纠纷的风险。紧急切断阀动作后需中心站人员到现场启动（复位），这种费工费时的操作给中心站管理带来不便，同时延长了恢复供气时间，增加用户的不满意度。

综上所述，目前无人值守站的供气流程存在工况变化较大的情况下难以保证供气压力平稳、自力式调压阀失效导致安全放空阀动作泄压带来的安全环保风险、紧急切断阀动作中断气源导致用户经济损失等问题，同时给中心站管理带来风险和难度。

3 改进措施

供气流程的主要风险和安全问题在于调压阀的稳定可靠，实现调压的精准和供气压力的平稳全靠调压阀来实现，因此研究调压阀问题应该是我们的主攻方向。因此改进措施的主要思路就是改造调压装置，既要保证压力的平稳和流量的连续性，又要保证系统的安全性，降低安全阀和紧急切断阀动作机会，实现工艺流程的本质安全。

3.1 供气流程改造方案

拆除现有的调压阀，在此位置串联安装电动调节阀和监控自力式调压阀，无输压变送器的需增加变送器，作为电动调节阀的调节压力检测值，实现联锁控制。保留电动执行机构、紧急切断阀和安全阀等安全控制设备。

工作原理：电动调节阀是主阀，监控自力式调压阀作为备用阀（监控自力式调压阀与一般自力式调压阀工作方式相反，即未达到设定压力值时，调压阀处于全开状态），两台调压阀的设定值有一定的压差，即主阀低于备用阀设定值，正常情况下电动调节阀处于工作状态，监控自力式调压阀待令。

当电动调节阀因失电或站控系统失效时会失去调压功能（电动调节阀一般选型为故障时保位模式，但联动压力变送器失电时给于调节阀的信号是零压力，从而使其全开）时，压力会上升至监控自力式调压阀的设定值，此时自力式调压阀由待令时的全开状态立即进入调节（关小开度）模式，接替电动调节阀的工作，继续保持连续供气和起到稳压的作用。只是此时供气压力要比之前高，高至预先设定的差值位置，但是在我们要求的供气压力范围内。

改造前后流程图比较：

3.2 改造方案起到的作用

3.2.1 远程调节控制作用

电动调节阀的最大优点是几乎不受管网工况变化的影响，调节压力稳定，同时可实现远程调节。真正能起到现场无人操作，远程控制的目的，适用于无人值守站的设备。

3.2.2 安全可靠作用

利用自力式调压阀这种机械方式，克服电动式设备因失电、站控系统失效、通讯中断等原因而失控的致命弱点，起到安全控制的作用，实现了机械和电子功能的互补，充分发挥了两者的优点，相互克服了对方的不足，达到我们的理想结果。

3.2.3 供气连续性作用

当电动设备出现故障时，机械设备无缝连接接替工作，同时为检修提供足够的时间。这种冗余式的安装方式，大大提高了正常生产的可靠性，从而保证了供气的连续性。

4 改造费用

按照此方案进行工艺设备改造，工作量主要有电动调节阀和自力式调压阀各一台，工艺安装和控制电缆敷设，站控系统和远程监控系统组态等，预计一路供气流程改造费用在10万元以内。

小改造，少投入，实现了工艺控制的远程操作，提高了生产的安全性，真正实现无人操作，提高了中心站对无人值守站的管控能力。