淺析天然氣長(zhǎng)輸管線的自動(dòng)化現(xiàn)狀及發(fā)展前景

馬智鑠

【摘 要】由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)乃至世界市場(chǎng)對(duì)天然氣需求量的不斷增大，天然氣資源的開發(fā)和輸送能力也在日益增強(qiáng)。作為天然氣主要輸送方式之一的管道輸送而言，提高其輸送能力保障輸送安全，離不開管道輸送技術(shù)的革新與應(yīng)用。天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)提高天然氣的管道輸送能力。

【關(guān)鍵詞】天然氣管道；自動(dòng)化現(xiàn)狀；發(fā)展前景

引言

由于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)乃至世界市場(chǎng)對(duì)天然氣需求量的不斷增大，天然氣資源的開發(fā)和輸送能力也在日益增強(qiáng)。作為天然氣主要輸送方式之一的管道輸送而言，提高其輸送能力保障輸送安全，離不開管道輸送技術(shù)的革新與應(yīng)用。天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用勢(shì)必會(huì)提高天然氣的管道輸送能力。

一、簡(jiǎn)析天然氣管道輸送及管道輸送系統(tǒng)

（1）天然氣管道輸送是指天然氣由原氣開采地或者處理地通過管道輸送至中轉(zhuǎn)站或是天然氣使用單位的過程。

（2）天然氣管道輸送系統(tǒng)是一個(gè)龐大而復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)，它是由管道和相關(guān)技術(shù)設(shè)備組成的集天然氣開采，輸送以及供給系統(tǒng)。天然氣的管道輸送系統(tǒng)在聯(lián)系開采井與用戶之間起到了橋梁和紐帶的作用。通過輸送系統(tǒng)的自動(dòng)化技術(shù)將天然氣從氣井中采出通過龐大且復(fù)雜的管網(wǎng)輸送到用戶處，天然氣輸送系統(tǒng)中的各個(gè)部分在密封的條件下通過不同方式的連接與順序聯(lián)系完成天然氣的整體輸送過程。

二、天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)的天然氣管道的主要應(yīng)用是西氣東輸?shù)奶烊粴夤艿赖膽?yīng)用，而且該應(yīng)用技術(shù)代表了我國(guó)天然氣管道自動(dòng)化技術(shù)的最高水平。國(guó)內(nèi)在干線輸氣管道優(yōu)化運(yùn)行研究方面已經(jīng)起步。

國(guó)內(nèi)由于長(zhǎng)輸管道工程敷設(shè)較晚、較少，無論是天然氣工程技術(shù)水平還是計(jì)算機(jī)技術(shù)水平，都遠(yuǎn)落后于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，以往的設(shè)計(jì)大部分采用穩(wěn)定流動(dòng)的計(jì)算方法，所設(shè)計(jì)的管線壓力、流量等參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)存在較大偏差。國(guó)內(nèi)管道仿真技術(shù)這些年也有了一些發(fā)展，中國(guó)石油大學(xué)（華東）開發(fā)了天然氣管道動(dòng)態(tài)仿真軟件GasPipe，具有對(duì)由管道、調(diào)壓閥、壓縮機(jī)、氣田及眾多氣源和用戶組成的環(huán)狀和枝狀管網(wǎng)進(jìn)行了模擬，實(shí)現(xiàn)了天然氣集輸系統(tǒng)、長(zhǎng)距離輸氣管道、配管網(wǎng)的靜動(dòng)態(tài)仿真。采用SCADA系統(tǒng)與仿真技術(shù)結(jié)合起來對(duì)管道數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化管理。而且在管理的過程中，將該技術(shù)與其他的技術(shù)，包括GPS以及衛(wèi)星遙感技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的自動(dòng)化管理，如果管道的某一個(gè)地方出問題，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)處理與解決。在管理的管理中，采用超聲波流量計(jì)對(duì)于天然氣壓力進(jìn)行管理與測(cè)試，從而保障天然氣的壓力與流量符合要求，而不會(huì)因此出現(xiàn)壓力陡然增大等現(xiàn)象。

但是我國(guó)的天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)仍然與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)存在著一定的差距，加之我國(guó)地域廣闊自然地理環(huán)境復(fù)雜天然氣資源分布不均。所以管道建設(shè)的需求大、困難多，而現(xiàn)在建成的管道還不能滿足需求，所以在建立全國(guó)性的管道網(wǎng)絡(luò)上還存在很大的困難，在管網(wǎng)的協(xié)同管理和災(zāi)難恢復(fù)等方面還需要作出進(jìn)一步的研究和發(fā)展進(jìn)步。

三、如何提高我國(guó)天然氣管道輸送的自動(dòng)化技術(shù)水平

大范圍普及應(yīng)用SCADA系統(tǒng)（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)）這一天然氣管道輸送實(shí)際運(yùn)用中比較成熟的自動(dòng)化技術(shù)。SCADA系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)對(duì)天然氣生產(chǎn)過程及其自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)度，減輕人工調(diào)度的工作量，實(shí)現(xiàn)天然氣生產(chǎn)調(diào)度工作的精細(xì)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)天然氣生產(chǎn)調(diào)度的自動(dòng)化。從而對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的及時(shí)采集整理、設(shè)備的實(shí)時(shí)控制、測(cè)量以及設(shè)備參數(shù)的相應(yīng)調(diào)節(jié)等工作。同時(shí)自動(dòng)化設(shè)備的監(jiān)控功能能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并報(bào)告系統(tǒng)中存在或可能發(fā)生的危險(xiǎn)或隱患，此舉可大幅提高天然氣管道輸送的自動(dòng)化水平與效率。

在我國(guó)天然氣管道輸送技術(shù)不斷創(chuàng)新和新科技研發(fā)并投人使用的推動(dòng)下，原有運(yùn)行的SCADA系統(tǒng)可大范圍實(shí)現(xiàn)與管道模擬仿真軟件的有效結(jié)合，從而使管道運(yùn)行系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平與管理效率大大提高。在此基礎(chǔ)上，衛(wèi)星遙感技術(shù)、GPS技術(shù)、GIS技術(shù)以及PLC，RTU等硬件設(shè)備與SCADA系統(tǒng)的結(jié)合，大大提高了天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的水平，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)天然氣施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控、監(jiān)管以及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集與整理。同時(shí)可對(duì)整體管網(wǎng)系統(tǒng)中各級(jí)數(shù)據(jù)、各分段系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的分層數(shù)據(jù)搜集與整理。這樣可以有效的提高我國(guó)天然氣開采、輸送的運(yùn)行效率，降低生產(chǎn)成本，進(jìn)而增強(qiáng)我國(guó)天然氣在國(guó)際市場(chǎng)中的綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。

我國(guó)在天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的革新過程中還要將SCADA系統(tǒng)、GPS，GIS等技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化整合，并積極學(xué)習(xí)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)手段早日建成全國(guó)范圍的管網(wǎng)系統(tǒng)，深人探究和研發(fā)創(chuàng)新型技術(shù)，并投人到實(shí)際管網(wǎng)中進(jìn)行測(cè)試檢驗(yàn)，以致早日達(dá)到天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的真正國(guó)際化水準(zhǔn)。

四、我國(guó)天然氣管道技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)和消費(fèi)天然氣時(shí)代的到來是從西氣東輸工程的建成投產(chǎn)開始的。我國(guó)西氣東輸工程的特點(diǎn)主要包括：第一：工程復(fù)雜。目前，西氣東輸工程是我國(guó)最長(zhǎng)的天然氣管道工程，經(jīng)過了沙漠、戈壁、黃土丘陵、沼澤、山地、水網(wǎng)等很多種地域單元，穿越了很多不同形態(tài)地質(zhì)的地域。第二：管理自動(dòng)化。全線集中采用了SCADA系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)以及衛(wèi)星通信等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)全線進(jìn)行了系統(tǒng)的管理，實(shí)現(xiàn)了管理自動(dòng)化。第三：氣源多、用戶多，在地下還建立了很多配套的儲(chǔ)氣庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了安全供氣，合理運(yùn)營(yíng)。

我國(guó)現(xiàn)在的天然氣管道技術(shù)水平主要具有一下幾個(gè)方面的特點(diǎn)。第一：采用了與國(guó)際水平相當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方案及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。第二：在管道路線的優(yōu)化及選擇上，采用了衛(wèi)星遙感技術(shù)以及GPS等系統(tǒng)。第三：在管理上，采用了自動(dòng)化管理；在通信上，采用了多種方式并存的方法。第四：通過采用對(duì)管道外面涂上煤焦油瓷漆、單層環(huán)氧粉末等，來防止管道內(nèi)部的腐蝕。對(duì)于管道內(nèi)部的防腐蝕，主要采用了涂抹液體環(huán)氧涂料的方法。第五：采用超聲波技術(shù)進(jìn)行管道天然氣計(jì)量。

由于我國(guó)石油天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展起步比較晚，所以與國(guó)外先進(jìn)的石油天然氣管道技術(shù)相比還有一段差距。所以，我們?cè)谧约哼M(jìn)行研發(fā)石油天然氣管道技術(shù)的同時(shí)，要不斷的借鑒外國(guó)先進(jìn)的石油天然氣管道技術(shù)，對(duì)國(guó)外的管道技術(shù)進(jìn)行改造創(chuàng)新等，使其符合我國(guó)石油天然氣管道技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀。不斷促進(jìn)我國(guó)石油天然氣管道運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)石油天然氣管道運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展。

目前我們主要的發(fā)展目標(biāo)就是在大幅度降低管道運(yùn)輸綜合能耗，響應(yīng)我國(guó)節(jié)約型社會(huì)的號(hào)召的同時(shí)，確保我國(guó)現(xiàn)在正在使用的石油天然氣管道網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行，不斷提高我國(guó)大型石油天然氣管道網(wǎng)絡(luò)安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。對(duì)于那些需要建設(shè)的管道，爭(zhēng)取在建設(shè)管理中達(dá)到世界先進(jìn)水平。形成我們自己的完整的石油天然氣管道技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益而不斷努力。

結(jié)束語(yǔ)

天然氣管道自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)備、技術(shù)水平的不斷革新?lián)Q代，可以優(yōu)化全球天然氣資源的有效利用，使其更好的拉動(dòng)全球經(jīng)濟(jì)的共同繁榮。同時(shí)天然氣管道輸送自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展可以增加天然氣的有效使用率，提高天然氣資源在開采、輸送、使用過程中安全性，降低開采、輸送成本。天然氣資源現(xiàn)今已然成為世界各國(guó)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要資源之一，其輸送的自動(dòng)化技術(shù)革新速度也在日益提高。

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