天然氣管道增壓工程站場(chǎng)通信與自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黃從貴 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

天然氣管道增壓工程站場(chǎng)通信與自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黃從貴 無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院

根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50183—2004）》規(guī)定劃分，大牛地氣田新建塔榆增壓站為四級(jí)站場(chǎng)，塔榆首站和塔榆末站為五級(jí)站場(chǎng)。塔榆增壓站自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要測(cè)控內(nèi)容有：管線及設(shè)備的壓力、溫度就地指示及遠(yuǎn)傳檢測(cè)；主要設(shè)備及匯管集液包液位檢測(cè)；過濾分離器差壓檢測(cè)和遠(yuǎn)傳等。對(duì)塔榆首站自控系統(tǒng)進(jìn)行改造，即首站增加1臺(tái)過濾分離器。對(duì)塔榆末站自控系統(tǒng)進(jìn)行改造，可燃?xì)怏w探測(cè)器信號(hào)上傳至壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器，由壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器輸出報(bào)警信號(hào)至站控系統(tǒng)（SCS）。

天然氣管道；增壓站；通信；自控系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；規(guī)范

1 工程概況

隨著大牛地氣田的開發(fā)，外輸天然氣的氣量逐年增加，到2015年末需要通過塔榆管線外輸?shù)奶烊粴饬繉⑦_(dá)到53×108m3/a。已建塔榆管線設(shè)計(jì)壓力為6.0MPa，管道公稱直徑為DN700mm，采用不增壓輸氣工藝，輸氣規(guī)模為30×108m3/a，目前管道運(yùn)行壓力為4.5MPa左右。為保證華北分公司“十二五”期間天然氣順利外輸至榆濟(jì)管線，擬充分利用已建塔榆管線，采取增壓輸送工藝，以提高管線的輸氣能力。

擬新建塔榆增壓站1座，設(shè)計(jì)規(guī)模53×108m3/a，站內(nèi)設(shè)進(jìn)站清管、過濾分離、壓縮、外輸?shù)妊b置及相應(yīng)配套設(shè)施；并對(duì)塔榆首站、塔榆末站工藝裝置區(qū)進(jìn)行改擴(kuò)建。新建中干線越站至增壓站管線和增壓站與塔榆管線連接段管線。

塔榆首站工藝裝置區(qū)改造內(nèi)容包括：新增過濾分離器1臺(tái)，與站內(nèi)已有過濾分離器并聯(lián)，使站內(nèi)過濾分離器互為備用，實(shí)現(xiàn)增壓站建成之前中干線和34#集氣站來(lái)氣的臨時(shí)過濾，以及塔榆增壓站建成之后，中干線越站至1#閥室同34#集氣站來(lái)氣一起輸送至增壓站過濾分離。

塔榆末站工藝裝置區(qū)改造內(nèi)容包括：擴(kuò)建工藝裝置區(qū)，天然氣處理能力從30×108m3/a提高至53×108m3/a，并改造調(diào)壓管路及新增計(jì)量設(shè)備。此外還需新建110kV變電所1座。

塔榆首站天然氣來(lái)氣壓力2.0～4.5MPa，中干線天然氣來(lái)氣壓力2.0～5.7MPa。塔榆增壓站進(jìn)站天然氣平均溫度289K（16℃）。

目前華北分公司天然氣由中石化天然氣分公司榆濟(jì)管線輸送，榆濟(jì)首站要求進(jìn)站壓力為4.0MPa，考慮塔榆末站站內(nèi)0.1MPa的壓力損失，設(shè)計(jì)塔榆末站進(jìn)站壓力為4.1MPa，塔榆增壓站在輸量為53×108m3/a的條件下出站壓力為5.7MPa。

根據(jù)《石油天然氣工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB50183—2004）》規(guī)定劃分，新建塔榆增壓站為四級(jí)站場(chǎng)，塔榆首站和塔榆末站為五級(jí)站場(chǎng)。站場(chǎng)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的設(shè)計(jì)內(nèi)容之一，遵循的主要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范有：《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50116—98）》；《石油天然氣工程可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)安全技術(shù)規(guī)范（SY6503—2008）》；《油氣田及管道計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（SY/T 0091—2006）》；《油氣田及管道儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范（SY/T0090—2006）》；《工業(yè)生產(chǎn)過程中安全儀表系統(tǒng)的應(yīng)用（SY/T10045—2003）》；《綜合布線系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50311—2007）》；《通信工程建設(shè)環(huán)境保護(hù)技術(shù)暫行規(guī)定（YD5039—2009）》；《通信管道與管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50373—2006）》。

2 線路部分設(shè)計(jì)

中干線越站至增壓站段管線，管道公稱直徑為DN500mm，長(zhǎng)度約0.7km，設(shè)計(jì)壓力6.3MPa；增壓站與塔榆管線連接段管線，管道公稱直徑為DN700mm，長(zhǎng)度約0.6km，設(shè)計(jì)壓力6.3MPa。

中干線越站至增壓站段，管線起自1#閥室預(yù)留接頭（34#集氣站—塔榆首站管線），出閥室后向南敷設(shè)進(jìn)入塔榆增壓站。增壓站與塔榆管線連接段，塔榆增壓站位于已建塔榆管線東側(cè)，就近將原塔榆管線截?cái)嘟尤胨茉鰤赫荆鰤汉笸廨敼芫€接入新建塔榆管線。

中干線越站至增壓站段管線、站場(chǎng)上下游200m管道、閥室上下游50m管道、直管段采用d=508mm× 10mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管，熱煨彎頭采用d=508mm×12.5mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管，其他直管段管道采用d=508mm×7.1mmSAWH（螺旋縫埋弧焊）鋼管，冷彎彎管采用d=508mm× 7.1mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管，熱煨彎頭采用d=508mm×10mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管。增壓站與塔榆管線連接段管線、冷彎彎管采用d=711mm×11mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管，熱煨彎頭采用d=711mm×12.5mmSAWL（直縫埋弧焊）鋼管。冷彎彎管曲率半徑為40D，熱煨彎管曲率半徑為6D。

3 通信設(shè)計(jì)

中干線越站至增壓站段光纜設(shè)計(jì)，線路起點(diǎn)為34#站至塔榆首站光纜線路標(biāo)志TX—J34—4，終點(diǎn)為塔榆增壓站內(nèi)通信機(jī)柜內(nèi)光纖配線架。光纜與管道同溝敷設(shè)，光纜線路敷設(shè)至增壓站外后，沿圍墻上預(yù)留鋼管敷設(shè)至站內(nèi)新建手孔，再沿站內(nèi)通信管道敷設(shè)至機(jī)柜間光纖配線架。

4 站場(chǎng)自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 塔榆增壓站自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

站場(chǎng)自控系統(tǒng)主要測(cè)控內(nèi)容：管線及設(shè)備的壓力、溫度就地指示及遠(yuǎn)傳檢測(cè)；主要設(shè)備及匯管集液包液位檢測(cè)；過濾分離器差壓檢測(cè)和遠(yuǎn)傳；遠(yuǎn)程開關(guān)閥控制及閥狀態(tài)檢測(cè)；清管器通過檢測(cè)；鍋爐房減壓閥閥位狀態(tài)檢測(cè)；各橇塊內(nèi)的上傳信號(hào)；火氣檢測(cè)，包括站場(chǎng)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警、火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警、火災(zāi)手動(dòng)報(bào)警按鈕，可燃?xì)怏w探測(cè)器、防爆手動(dòng)報(bào)警按鈕和火焰探測(cè)器信號(hào)直接進(jìn)入FGSI/ O模塊，火災(zāi)報(bào)警控制器安裝于控制室墻上。站內(nèi)同時(shí)配備了便攜式可燃?xì)怏w探測(cè)器。

（1）防雷。除控制室側(cè)的DO點(diǎn)外，所有由室外來(lái)的信號(hào)在控制室一側(cè)均安裝防雷浪涌保護(hù)器，其中系統(tǒng)側(cè)的浪涌保護(hù)器由SCADA供貨商負(fù)責(zé)配套提供。

（2）接地。所有屏蔽電纜的屏蔽接地均在系統(tǒng)側(cè)單端接地，系統(tǒng)機(jī)柜內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的工作接地匯流銅排，接入聯(lián)合接地系統(tǒng)，接地電阻不大于4Ω。電源接地也接入工作接地匯流排。現(xiàn)場(chǎng)以及房間內(nèi)的盤、箱、柜等設(shè)備應(yīng)做保護(hù)接地，盤、箱、柜內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的保護(hù)接地匯流銅排，接入聯(lián)合接地系統(tǒng)，保護(hù)接地電阻不大于4Ω。站控室內(nèi)浪涌保護(hù)器的防雷接地與工作接地合用接地匯流排，室外儀表浪涌保護(hù)器的防雷接地接到現(xiàn)場(chǎng)防雷接地上。

（3）電纜敷設(shè)。儀表主電纜采用電纜溝和電纜橋架或埋地敷設(shè)方式，站內(nèi)工藝裝置區(qū)內(nèi)分支電纜采用全程鋼管保護(hù)敷設(shè)至電纜溝或電纜橋架，放空區(qū)的電纜采用直埋敷設(shè)至電纜橋架。

（4）動(dòng)力供應(yīng)。用電負(fù)荷屬于有特殊供電要求的負(fù)荷，由電氣專業(yè)提供220VACUPS電源分別分配給站控室的站控系統(tǒng)機(jī)柜、可燃?xì)怏w報(bào)警器等。站內(nèi)普通電動(dòng)開關(guān)球閥由電專業(yè)提供非UPS380 VAC電源。站控系統(tǒng)（SCS）負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)儀表以及相關(guān)設(shè)備的供電。

（5）壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。壓縮機(jī)控制系統(tǒng)機(jī)柜安裝于壓縮機(jī)橇座上。壓縮機(jī)廠商配套提供接線箱、就地控制盤以及控制系統(tǒng)，其橇內(nèi)部接線由廠商負(fù)責(zé)。壓縮機(jī)控制系統(tǒng)機(jī)柜到控制室之間的電纜由施工方完成。

4.2 塔榆首站自控系統(tǒng)的改造

首站增加1臺(tái)過濾分離器，相應(yīng)增加以下測(cè)控內(nèi)容：過濾分離器壓力就地指示；過濾分離器壓差檢測(cè)和遠(yuǎn)傳顯示；過濾分離器集液包液位就地指示（設(shè)備自帶）。新建過濾分離器區(qū)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，可燃?xì)怏w探測(cè)器信號(hào)上傳至壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器，由壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器輸出報(bào)警信號(hào)至站控系統(tǒng)（SCS）。

4.3 塔榆末站自控系統(tǒng)的改造

塔榆末站自控系統(tǒng)改造后主要測(cè)控內(nèi)容：管線壓力、溫度就地指示及遠(yuǎn)傳檢測(cè)；過濾分離器的壓力就地指示；壓差檢測(cè)和遠(yuǎn)傳顯示；集液包液位就地指示（設(shè)備自帶）；遠(yuǎn)程開關(guān)閥控制及開關(guān)閥狀態(tài)檢測(cè)；計(jì)量前管線壓力調(diào)節(jié)；流量計(jì)量；開關(guān)閥控制和開關(guān)閥動(dòng)態(tài)檢測(cè)；火氣檢測(cè)，包括新建工藝裝置區(qū)內(nèi)可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警，手動(dòng)報(bào)警按鈕?？扇?xì)怏w探測(cè)器信號(hào)上傳至壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器，由壁掛式可燃?xì)怏w報(bào)警器輸出報(bào)警信號(hào)至站控系統(tǒng)（SCS），手動(dòng)報(bào)警按鈕輸出信號(hào)去站控系統(tǒng)。

（1）信號(hào)接口及傳輸。計(jì)量設(shè)備為橇裝形式，每路流量計(jì)配套1臺(tái)流量計(jì)算機(jī)。計(jì)量橇供貨商配套提供上下游直管段、整流器、儀表、接線箱、流量計(jì)算機(jī)等。流量計(jì)算機(jī)通過RS485接口（遵循標(biāo)準(zhǔn)MODBUSRTU協(xié)議）傳輸流量數(shù)據(jù)至站控系統(tǒng)。流量計(jì)算機(jī)為盤裝式，安裝在儀表值班室新增的控制機(jī)柜上，計(jì)量橇廠家提供電涌保護(hù)器。

（2）防雷、接地。防雷及接地要求與增壓站相同。

（3）電纜敷設(shè)。儀表主電纜采用電纜穿管埋地敷設(shè)方式，工藝裝置區(qū)內(nèi)分支電纜采用全程鋼管保護(hù)，電纜過路或遇工藝管線應(yīng)穿保護(hù)管。

（4）動(dòng)力供應(yīng)。動(dòng)力供應(yīng)要求與增壓站相同。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.12.024