煤氣輸配管網(wǎng)減壓系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

韓 鵬

（山西藍焰煤層氣集團有限責任公司， 山西 晉城 048000）

1 天然氣典型處理系統(tǒng)減壓站

如果天然氣上游來氣的壓力可以滿足用戶需要的壓力時，系統(tǒng)一般會選取減壓站。根據(jù)設(shè)備功能的差異將減壓站內(nèi)部組成分為各個不同的功能模塊。根據(jù)模塊的功能可分為調(diào)壓模塊、粗分離模塊、經(jīng)過濾模塊、計量模塊、切斷模塊、加熱模塊、放散裝置和控制系統(tǒng)等[1]。

2 各模塊相關(guān)配置

2.1 緊急入口切斷功能模塊

緊急入口切斷功能模塊配置包括緊急性切斷閥及絕緣式接頭，緊急性切斷閥一般由氣動和氣液的聯(lián)動機構(gòu)以及被驅(qū)動球閥構(gòu)成。如果場站出現(xiàn)天然氣大量泄漏或是火災(zāi)等其他危害時，可以將氣源快迅切斷，確保系統(tǒng)及其之后設(shè)備的安全。故此，工藝標準要求緊急入口切斷閥一定要保證具備快速斷切功能；當執(zhí)行的機構(gòu)完成復(fù)位后切斷閥處于安全狀態(tài)。緊急入口切斷裝置實物圖如圖1 所示。

圖1 緊急入口切斷裝置

為達到以上標準，一般采取單作用機構(gòu)執(zhí)行，而且復(fù)位的形式采用的是氣開及彈簧關(guān)，氣動機構(gòu)的控制是由驅(qū)動力較強的彈簧來完成切斷閥緊急切斷；在執(zhí)行機構(gòu)沒有氣源的控制時，實現(xiàn)快速切斷氣源的是被彈簧驅(qū)動的球閥。緊急斷切閥關(guān)閉的時間是根據(jù)球閥所具有的口徑來確定，要求一般不超過5～8 s，特殊時不能超過3 s，甚至是1 s。切斷緊急閥在具備以上基礎(chǔ)后，還需具備可靠又合理的回路控制。正常情況下，要確保執(zhí)行的機構(gòu)能夠運轉(zhuǎn)正常且始終保持開啟的狀態(tài)，一般選用具有兩個電磁閥解決裝置辦法[2-3]。

該模塊配置了絕緣式接頭，可以實現(xiàn)減壓站和輸氣通道之間電氣的絕緣作用，用來避免減壓站所屬的各模塊和設(shè)備接地以及上游相關(guān)聯(lián)的輸氣通道接地之間出現(xiàn)的短路。

2.2 計量相關(guān)模塊

計量設(shè)備模塊大都安裝于粗分離設(shè)備模塊后面，以便進行上游燃氣的貿(mào)易校對及結(jié)算。流量計通常采取渦輪及超聲波測量計，流量測量計精度不能低于0.5 級。計量設(shè)備模塊的主路配置流量計，其旁路安裝隔離式球閥。這是應(yīng)用比較廣泛的一種配置，在流量計的標定階段燃氣經(jīng)由旁路，對后續(xù)燃氣需求加以保障。流量計如圖2 所示。

圖2 流量計

一般在系統(tǒng)減壓站上游都安裝供氣用戶的計量型設(shè)備，燃氣系統(tǒng)減壓站內(nèi)設(shè)置的計量流量計基本是用于對比或核對上游燃氣結(jié)算，因此選擇一般性配置就能達到計量基本要求；特殊情況下，如果是流量計出現(xiàn)故障或進行日常維護時，需要與上游貿(mào)易燃氣結(jié)算對比及校對，把常規(guī)旁路配置也更改成同主路相同的配置，構(gòu)成雙路計量[4]。

2.3 過濾相關(guān)模塊

過濾設(shè)備模塊最普遍配置為：一備一用式兩段過濾器兩臺，也有使用一備兩用三臺型式配置，以及所有過濾器的前后連接管道安裝隔斷式球閥，如下頁圖3 所示。

圖3 過濾裝置

過濾器的作用分為兩個階段，第一階段為分離段，用來分離部分粉塵顆粒和液氣；第二段為過濾段，使用過濾器去除剩余的粉塵顆粒和液氣。過濾段結(jié)構(gòu)基本上選取凝聚式，基本原理為當燃氣透過凝聚式過濾芯排出時，在濾芯的表面液氣不斷積累變大形成小液滴，在自身重力的作用下滑落至積液區(qū)，然后排出；燃氣經(jīng)由濾芯后通過設(shè)備出口排出。在經(jīng)由兩段過濾分離之后，將已清潔的燃氣輸送給后續(xù)設(shè)備。

2.4 調(diào)壓裝置

調(diào)壓裝置中，控制壓力裝置配置可分為母管配置和單元配置兩種，這兩種的區(qū)別在于調(diào)壓備用支路的分配：母管配置為多套設(shè)備配有一個或者多個備用支路調(diào)壓，而單元配置為每個設(shè)備配有一備一用支路調(diào)壓，圖4 為調(diào)壓裝置。

圖4 調(diào)壓裝置

不論哪一種配置在支路調(diào)壓都配置有出口球閥隔斷閥、工作過程調(diào)壓器、監(jiān)控過程調(diào)壓器、切斷安全閥、進口球閥隔斷閥。為了使設(shè)備能夠適應(yīng)天然氣流量、壓力快速反應(yīng)的需要，通常調(diào)壓器選擇為自力的方式。為使操作人員能夠?qū)崟r了解支路調(diào)壓狀態(tài)，將每條支路調(diào)壓的切斷安全閥位置信號傳送于系統(tǒng)控制中。另外驅(qū)動調(diào)壓器的氣路工作情況與環(huán)境溫度關(guān)系密切，因此，須在管路中加裝伴熱、保溫、預(yù)熱裝置。

2.5 燃氣檢測泄漏

在管道和設(shè)備有可能出現(xiàn)燃氣泄漏地區(qū)，必須設(shè)計、安裝監(jiān)測燃氣濃度探頭，可以實時監(jiān)測燃氣站各個部位是否存在泄漏燃氣的安全問題。

3 系統(tǒng)的控制

每座燃氣減壓裝置都設(shè)計有相對獨立的系統(tǒng)控制，安裝于安全區(qū)內(nèi)控制室里。系統(tǒng)控制裝置應(yīng)用了集中控制與監(jiān)測并行方式，程序控制器PLC 實現(xiàn)控制、檢測、通信工作，系統(tǒng)控制能夠達到對減壓站實現(xiàn)自動化控制的功能，操作人員在控制室里就能實現(xiàn)對燃氣減壓各工藝運程的監(jiān)測、控制，其中包括有設(shè)備開啟、設(shè)備停止控制，開關(guān)閥門的操作，顯示設(shè)備開啟、停止工作狀態(tài)，顯示閥門開啟、關(guān)閉的狀態(tài)，遠程控制切換與重要參數(shù)、工藝的顯示、監(jiān)控，實現(xiàn)設(shè)備保護性的連鎖。

系統(tǒng)控制中配有模擬輸出/輸入模塊、數(shù)字輸出/輸入模塊、通信模塊、PLC 可編程序控制器等，設(shè)計IO 點數(shù)預(yù)留量為20%，擴展槽預(yù)留15%，可方便今后功能擴展。

所有現(xiàn)場信號連接于防爆箱，將信號經(jīng)防爆措施后傳送于控制室里，監(jiān)控信息經(jīng)過PLC 送入DCS，由DCS 實現(xiàn)監(jiān)控。信號控制由線和DCS 進行連接，從而保證減壓站能夠可靠、安全的運行。

4 結(jié)語

減壓裝置是燃氣輸送、處理系統(tǒng)中的重要部分，燃氣減壓必須達到最佳工藝配置，一定要確?？刂频目煽堪踩?，只有這樣才能較好地發(fā)揮系統(tǒng)功能，滿足系統(tǒng)工藝的需要。