利用流量計信號對加熱器進行控制

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)超溫報警，加熱器停止運行，會造成天然氣管線冰賭，設(shè)備運行存在隱患。為了解決該問題，在站場控制ＰＬＣ程序中，加入流量計的流量信號參與加熱器的控制，實現(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下逐步形成了縱貫南北、橫貫東西和聯(lián)通海外的全國性供氣網(wǎng)絡,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地區(qū)供氣的窗口,是直接關(guān)系百姓民生的重點工程,因此天然氣分輸站的優(yōu)化、改進是十分必要的。

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)的一個高壓天然氣分輸工程。目前日分輸量在5×104 m3以上,總計分輸量已達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12 MPa的天然氣降至5.5 MPa左右,輸送至哈密新捷燃氣公司。

1.3電加熱器的重要性

由工藝流程可知,高達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，所以必須對調(diào)壓前的天然氣進行加熱，否則會出現(xiàn)冰堵現(xiàn)象，對分輸產(chǎn)生嚴重影響。

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，新捷燃氣公司下次啟動壓縮機裝車時，調(diào)壓撬調(diào)壓閥自動打開，開始調(diào)壓分輸，天然氣溫度下降。電加熱器不會自動啟動，導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)，計量輸送員必須時刻關(guān)注電加熱器運行情況，一旦發(fā)現(xiàn)加熱器出現(xiàn)超溫報警導致空氣開關(guān)閉合，需重新將加熱器投入運行。因為ＣＮＧ車輛裝載天然氣時間分布不均，且

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

４ 加熱控制程序改進方案選擇

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

而，若加裝流量開關(guān)，必然要對加熱器本體進行切割和焊接、對管線天然氣進行氮氣置換、需要進行開挖布線，這樣不僅需要動火作業(yè)，存在較大安全風險，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）控制信號的角度考慮，加熱器遠程控制啟、停信號，從ＳＣＡＤＡ進入可編程控制器（ＰＬＣ），再從ＰＬＣ到加熱器。流量計的流量信號也進入了

ＰＬＣ，再從ＰＬＣ 進入站控ＳＣＡＤＡ 上位機進行顯示。理論上可以通過改進ＰＬＣ程序，利用流量計的流量信號對加熱器進行控制。

每次分輸，新捷燃氣公司都是通過壓縮機為

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

開始計量，當裝車結(jié)束后，壓縮機停止運行，哈密天然氣分輸站調(diào)壓閥自動關(guān)閉。該公司有２臺壓縮機，壓縮機輸量為３０００ｍ３／ｈ。若１臺壓縮機運行，輸量為３０００ｍ３／ｈ左右，若是２臺壓縮機同時運行則是６０００ｍ３／ｈ的輸量。從圖２可以看出，天然氣分輸開啟后，加熱器應處于工作狀態(tài)，因為在流量較小時天然氣的節(jié)流降溫效應不明顯，所以選擇天然氣流量大于３００ｍ３／ｈ，作為啟動加熱器的條件。

對現(xiàn)有的 ＳＣＡＤＡ 的 ＰＬＣ 程序進行恰當修改，在原來的控制程序上加入了１個比較關(guān)系的邏輯程序。當流量計流量小于３００ｍ３／ｈ，加熱器停止加熱；當流量大于３００ｍ３／ｈ，加熱器啟動加熱。

原來啟動站控機上的啟動按鍵后，電加熱立即啟動。現(xiàn)在啟動站控機上的啟動按鍵后，加熱器不會立即加熱運行，必須通過邏輯比較，符合啟動條件之后加熱器才會加熱運行。

５ 結(jié)束語

從２０１４年１１月２７日對哈密天然氣分輸站電加熱器控制程序改進至今，電加熱器運行經(jīng)受住了時間、天氣和實踐的考驗。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險，而且實現(xiàn)了電加熱器的遠程控制，提高了站場工作效率；切實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，熱量不會在電加熱器內(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。