清管站是具有清管器收發(fā)、天然氣分離設(shè)備設(shè)施及清管作業(yè)功能的工藝站場(chǎng)。川氣東送管道沿線共設(shè)單純清管功能的站場(chǎng)2座,分別設(shè)置在黃金、野三關(guān),定期對(duì)管道進(jìn)行分段清管作業(yè)。
——站場(chǎng)緊急截?cái)嗪头趴眨?/div>
——站場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。
4、壓氣站
壓氣站是在輸氣管道沿線,用壓縮機(jī)對(duì)管輸氣體增壓而設(shè)置的站。川氣東送管道共設(shè)置三個(gè)壓氣站,分別是普光首站、利川壓氣站、潛江壓氣站。
壓氣站的主要功能:
——接收凈化廠來(lái)氣,進(jìn)行在線氣質(zhì)分析、色譜分析;
——對(duì)天然氣進(jìn)行過(guò)濾分離;
——對(duì)過(guò)濾分離后的天然氣進(jìn)行計(jì)量、在線標(biāo)定;
——計(jì)量后的天然氣經(jīng)旁通管路或者增壓后送入下游站場(chǎng);
——清管器發(fā)送;
——緊急切斷;
——事故狀態(tài)及維修時(shí)的放空和排污;
——站場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。
5、分輸站
在輸氣管道沿線,為分輸氣體至用戶而設(shè)置的站,一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管等功能。
6、氣體接收站
在輸氣管道沿線,為接受輸氣支線來(lái)氣而設(shè)置的站,一般具有分離、調(diào)壓、計(jì)量、清管等功能。
三、自動(dòng)控制系統(tǒng)
隨著電子計(jì)算機(jī)、儀表自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)及信息技術(shù)的發(fā)展,目前已廣泛采用“監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(Supervisory Control And Data Acquisition,簡(jiǎn)稱SCADA系統(tǒng))”來(lái)完成對(duì)天然氣管道輸送的自動(dòng)監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù),并已成為管道自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本模式。川氣東送管道工程自動(dòng)控制系統(tǒng)就采用了以計(jì)算機(jī)為核心的監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集(下文簡(jiǎn)稱SCADA)系統(tǒng)。
正常情況下調(diào)度控制中心負(fù)責(zé)全線自動(dòng)化控制和調(diào)度管理,蛭石隔熱管托在調(diào)度控制中心故障或發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)、自然災(zāi)害等情況下后備控制中心接管全線SCADA系統(tǒng)監(jiān)控。
管道SCADA系統(tǒng)對(duì)各站實(shí)施遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制、安全保護(hù)和統(tǒng)一調(diào)度管理。調(diào)度控制中心可向各站控系統(tǒng)發(fā)出調(diào)度指令,由站控系統(tǒng)完成控制功能;調(diào)度控制中心通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)資源共享、信息的實(shí)時(shí)采集和集中處理。川氣東送管道采用全線調(diào)度中心控制級(jí)、站場(chǎng)控制級(jí)和就地控制級(jí)的三級(jí)控制方式。
第一級(jí)為中心控制級(jí):對(duì)全線進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度管理。在正常情況下,由調(diào)度控制中心對(duì)全線進(jìn)行監(jiān)視和控制。沿線各站控制無(wú)須人工干預(yù),各工藝站場(chǎng)的SCS和RTU在調(diào)度控制中心的統(tǒng)一指揮下完成各自的監(jiān)控工作。
第二級(jí)為站場(chǎng)控制級(jí):在首站、各分輸站、壓氣站、末站,通過(guò)站控SCS系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)工藝變量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制及聯(lián)鎖保護(hù)。在無(wú)人值守的清管站設(shè)置遠(yuǎn)程終端裝置(RTU),對(duì)站內(nèi)工藝變量及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視控制。站場(chǎng)控制級(jí)控制權(quán)限由調(diào)度控制中心確定,經(jīng)調(diào)度控制中心授權(quán)后,才允許操作人員通過(guò)SCS或RTU對(duì)各站進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的操作。當(dāng)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí),用站控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各站的監(jiān)視與控制。
第三級(jí)為就地控制級(jí):就地控制系統(tǒng)對(duì)工藝單體或設(shè)備進(jìn)行手/自動(dòng)就地控制。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修或緊急切斷時(shí),可采用就地控制方式。
SCADA 系統(tǒng)配置及功能:
1、調(diào)度控制中心
配置硬件部分包括各類服務(wù)器和工作站等,軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、報(bào)警和事件管理和專用軟件包(收發(fā)球跟蹤、模擬仿真軟件及氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟件等)。
主要功能包括:數(shù)據(jù)采集和處理;下達(dá)調(diào)度和操作命令;顯示動(dòng)態(tài)工藝流程;報(bào)警和事件管理;歷史數(shù)據(jù)的采集、歸檔和趨勢(shì)顯示;報(bào)表生成和打印;標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)用軟件和用戶生成的用軟件的執(zhí)行;時(shí)鐘同步;具有對(duì)輸氣過(guò)程實(shí)時(shí)模擬及對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)的能力;壓力和流量調(diào)節(jié);輸氣過(guò)程優(yōu)化;儀表和系統(tǒng)的故障診斷和分析;網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理;主備通信通道的自動(dòng)切換;貿(mào)易結(jié)算管理;全線緊急關(guān)斷;管線泄漏檢測(cè)。
2、后備控制中心
配置硬件部分包括各類服務(wù)器和工作站等,軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、報(bào)警和事件管理和專用軟件包(收發(fā)球跟蹤、模擬仿真軟件及氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟件等)。
主要功能包括:數(shù)據(jù)采集和處理;下達(dá)調(diào)度和操作命令;顯示動(dòng)態(tài)工藝流程;報(bào)警和事件管理;歷史數(shù)據(jù)的采集、歸檔和趨勢(shì)顯示;報(bào)表生成和打印;標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)用軟件和用戶生成的用軟件的執(zhí)行;時(shí)鐘同步;壓力和流量調(diào)節(jié);儀表和系統(tǒng)的故障診斷和分析;網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理;蛭石隔熱管托主備通信通道的自動(dòng)切換;全線緊急關(guān)斷;管線泄漏檢測(cè)。
3、輸氣管理處監(jiān)視終端
管理處分別設(shè)置2個(gè)監(jiān)視終端,只能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)視,不能進(jìn)行控制。
監(jiān)視終端主要功能如下:動(dòng)態(tài)工藝流程顯示;報(bào)警和事件顯示;歷史數(shù)據(jù)的趨勢(shì)顯示;儀表的故障診斷和分析顯示。
4、站控系統(tǒng)
各站場(chǎng)均設(shè)置SCS,設(shè)置不同數(shù)量的工作站、站控系統(tǒng)PLC、ESD系統(tǒng)PLC。
站控系統(tǒng)完成以下主要功能:數(shù)據(jù)采集與傳輸功能、控制功能、顯示功能、打印功能、ESD關(guān)斷功能和數(shù)據(jù)管理等其它功能。
5、遠(yuǎn)控終端 RTU
全線設(shè)置遠(yuǎn)控線路截?cái)嚅y室RTU,RTU可實(shí)現(xiàn)如下主要功能:數(shù)據(jù)采集和處理;邏輯控制;接收調(diào)度控制中心發(fā)送的指令;向調(diào)度控制中心發(fā)送帶時(shí)間標(biāo)簽的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù);自診斷功能;故障報(bào)警。
6、流量計(jì)量和貿(mào)易管理
1)貿(mào)易計(jì)量
貿(mào)易交接流量計(jì)選用氣體超聲流量計(jì)或氣體渦輪流量計(jì),渦輪流量計(jì)的口徑一般小于DN100。氣體超聲流量計(jì)在5%Qmax~ Qmax之間(Qmax為流量計(jì)固有最大流量范圍)保證測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.5%。氣體渦輪流量計(jì)在20% qmax~qmax的范圍內(nèi)保證測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±0.5%;氣體渦輪流量計(jì)在qmin~20% qmax的范圍內(nèi)保證測(cè)量準(zhǔn)確度優(yōu)于±1%。計(jì)量系統(tǒng)采用獨(dú)立的流量計(jì)算機(jī)作為流量累加單元,并將數(shù)據(jù)傳給SCS系統(tǒng)。
首站設(shè)置在線色譜、H2S和水露點(diǎn)分析儀,用于對(duì)天然氣氣質(zhì)和參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
其他計(jì)量站場(chǎng)設(shè)置在線色譜分析儀,用于對(duì)天然氣氣質(zhì)和參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。
調(diào)度控制中心配置氣體管理系統(tǒng) (GMS),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)天然氣流量、溫度、壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,并為貿(mào)易管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。
2)自用氣計(jì)量
站場(chǎng)安裝站內(nèi)自用氣處理橇,自用氣計(jì)量采用渦輪流量計(jì)。站場(chǎng)自用氣包括放空火炬點(diǎn)火用氣、天然氣發(fā)電機(jī)用氣和生活用氣。
7、氣體管理系統(tǒng) (GMS)
氣體管理系統(tǒng) (GMS)為氣量/能量貿(mào)易管理系統(tǒng),可自動(dòng)進(jìn)行天然氣交接、銷售及輸送的管理,為公司財(cái)務(wù)提供所需的數(shù)據(jù),提供用戶查詢所需的數(shù)據(jù),完成貿(mào)易結(jié)算所需的功能并將數(shù)據(jù)存檔。
氣體管理系統(tǒng) (GMS)軟件結(jié)構(gòu)分為以下幾個(gè)部分:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)管理平臺(tái)、管道運(yùn)行計(jì)劃、管理和財(cái)務(wù)信息系統(tǒng)、氣體計(jì)量系統(tǒng)等。
8、模擬仿真系統(tǒng)
為準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)管道的過(guò)去、解釋管道當(dāng)前發(fā)生的事件、預(yù)測(cè)管道的未來(lái)等任務(wù)。川氣東送管道采用實(shí)時(shí)模擬仿真軟件,為操作、調(diào)度人員提供調(diào)度和操作參考,并可為蛭石隔熱管托操作員的培訓(xùn)提供平臺(tái),以保證輸氣管道安全、平穩(wěn)、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
模擬仿真軟件根據(jù)管道的實(shí)際情況組態(tài)形成管道的模型。根據(jù)需要計(jì)算所得出的結(jié)果,如管線的泄漏報(bào)警、天然氣組份跟蹤、各管段流量、管儲(chǔ)氣量、壓力分布狀態(tài)、清管器在管道中的位置等,由模擬仿真軟件寫入到SCADA的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中,并在操作員工作站上顯示,作為操作員對(duì)管道運(yùn)行調(diào)度的參考。
模擬仿真系統(tǒng)組成包括:實(shí)時(shí)瞬態(tài)、水力特征、氣體組分跟蹤、儀表分析、管充管理、管道效率、清管器跟蹤、工藝預(yù)測(cè)、SCADA培訓(xùn)等。
四、通訊系統(tǒng)
通信系統(tǒng)是為長(zhǎng)輸管道的生產(chǎn)調(diào)度、行政管理、巡線搶修、生活后勤等提供多種通信業(yè)務(wù),開通遠(yuǎn)程監(jiān)控及會(huì)議電視等視頻業(yè)務(wù),同時(shí)為管道SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供可靠信道,為數(shù)字化管道提供通信支撐。由于目前建設(shè)的長(zhǎng)輸管線工藝自動(dòng)化程度高、維護(hù)人員少,要求通信系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn),穩(wěn)定可靠,傳輸質(zhì)量高,盡量減少日常維護(hù)工作量,并能適應(yīng)今后通信發(fā)展需求。
一般管道通信部分包括:光傳輸系統(tǒng)、電視監(jiān)控系統(tǒng)及周界安防系統(tǒng)、會(huì)議電視系統(tǒng)、程控電話交換系統(tǒng)、局域網(wǎng)辦公自動(dòng)化(OA)系統(tǒng)、巡線搶修及應(yīng)急通信系統(tǒng)和公網(wǎng)備用通信系統(tǒng)等七部分。
通信實(shí)現(xiàn)方式一般采用光纖通信、DDN公網(wǎng)通信、GPRS無(wú)線通信及衛(wèi)星通信等。
五、 供配電系統(tǒng)
1、站場(chǎng)供配電
壓氣站等電力負(fù)荷大的站場(chǎng),建設(shè)110 kV 或35kV變電所來(lái)提供電力。其它電力負(fù)荷較小的站場(chǎng)一般報(bào)裝10 kV外電線路,由10 kV /0.4 kV變壓器變壓提供電能供給。
為確保輸氣生產(chǎn)的正常運(yùn)行,選擇自動(dòng)化天然氣發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急自備電源電源。外電斷電的情況下,發(fā)電機(jī)組應(yīng)為站內(nèi)一、二級(jí)負(fù)荷提供電源。天然氣發(fā)電機(jī)組額定電壓選擇:交流380/220V,50Hz,3相,4線。運(yùn)行方式為市電與發(fā)電自動(dòng)切換。
2、閥室系統(tǒng)供配電
(1) RTU 閥室供電
RTU 閥室供電主要有外部電源接入、太陽(yáng)能電源系統(tǒng)和小容量燃?xì)獍l(fā)電裝置等三種方式。
根據(jù)RTU閥室所處地理位置,分別設(shè)置太陽(yáng)能電源系統(tǒng)和小容量燃?xì)獍l(fā)電裝置,為RTU閥室內(nèi)的自控、通信、防腐及照明提供電源。采用太陽(yáng)能電源供電閥室主要依據(jù)RTU閥室所在位置相近氣象條件,確定當(dāng)無(wú)光照日小于等于11天的平原地帶及無(wú)陽(yáng)光遮攔處采用太陽(yáng)能電源。閥室利用1000Ah閥控密封鉛酸蓄電池作為備用電源,后備時(shí)間約為48小時(shí),并通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制,所有告警信號(hào)通過(guò)公用報(bào)警接點(diǎn)傳至SCADA系統(tǒng)。
外部電源供電的RTU閥室采用1回10kV高壓外電源,站內(nèi)建1座10/0.4kV變配電室,單臺(tái)室內(nèi)干式變壓器,為滿足一級(jí)用電負(fù)荷要求,配置保證在外電源失電的情況下采用冗余UPS不間斷電源,不間斷時(shí)間按3天考慮蓄電池配置。同時(shí),對(duì)電源裝置具備就地和遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。
(2) 手動(dòng)閥室供電
手動(dòng)閥室電力需求主要是滿足線路截?cái)嚅y室執(zhí)行機(jī)構(gòu)電子控制單元,電力負(fù)荷很小,都是采用小型太陽(yáng)能電池板配合密封鉛酸蓄電池供電,在具備光照的情況下,太陽(yáng)能電源對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行浮充,由鉛酸蓄電池保持執(zhí)行機(jī)構(gòu)電子控制單元正常工作電壓。
六、管道防腐
1、線路管道防腐
(1)線路管道一般采用外防腐層與陰極保護(hù)相聯(lián)合的保護(hù)措施。管線外防腐涂層采用三層PE,陰極保護(hù)采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù),沿線按保護(hù)距離要求設(shè)置陰極保護(hù)站。
陰保設(shè)計(jì)參數(shù)如下:
自然電位:-0.55V(相對(duì)飽和硫酸銅參比電極)
匯流點(diǎn)電位:-1.15V(相對(duì)飽和硫酸銅參比電極)
管線最小保護(hù)電位:-0.85 V(相對(duì)飽和硫酸銅參比電極)
管線保護(hù)電流密度:5μA/m2
設(shè)計(jì)壽命:30年
輸氣外防腐涂層:三層PE
(2)外補(bǔ)口基本情況:
Ø 一般管段三層PE 的補(bǔ)口和煨制彎頭的補(bǔ)口選用無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料+熱收縮補(bǔ)口帶。
Ø 定向鉆穿越段的加強(qiáng)級(jí)3 層PE 補(bǔ)口選用無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料+定向鉆專用熱收縮補(bǔ)口帶。
(3)線路管道內(nèi)涂層
一般主干管線內(nèi)表面采用雙組份液體環(huán)氧涂料,干膜厚度≥65μm。
為了提高長(zhǎng)輸管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作性能和對(duì)管道的有效保護(hù),可采用獨(dú)立的陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),沿線在關(guān)鍵位置設(shè)置智能測(cè)試樁,在RTU閥室設(shè)置電位采集器。智能測(cè)試樁使用GPRS 通訊方式,采用長(zhǎng)壽命電池供電,采用低功耗技術(shù)完成GPRS 通訊無(wú)線電位采集功能,自動(dòng)GPRS 連線及數(shù)據(jù)發(fā)送。RTU 閥室電位采集器采用光纜進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。陰極保護(hù)監(jiān)測(cè)中心設(shè)在主調(diào)控中心。
2、閥室工藝管道防腐
閥室流程與干線相連部分采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù);閥室放空系統(tǒng)設(shè)絕緣接頭,蛭石隔熱管托采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方式。
(1)地上天然氣管線、放空管線、放空立管的外表面
底漆:環(huán)氧富鋅底漆,2道,80~100mm
中間漆:環(huán)氧云鐵中間漆,1道, 100mm
面漆:丙烯酸聚氨酯面漆,2道,80~100mm
總干膜厚度≥260mm
(2)埋地管線的外表面
底漆:環(huán)氧富鋅底漆,2道,80~100mm
面漆:無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料,1道,500mm
總干膜厚度≥580mm
3、站場(chǎng)工藝管道防腐
管道工藝站場(chǎng),一般增壓站場(chǎng)采用強(qiáng)制電流的陰極保護(hù)方式;其它站場(chǎng)采用犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)方式,進(jìn)出站管道設(shè)絕緣接頭。
(1)地上工藝管道的外表面
底漆:環(huán)氧富鋅底漆,2道,80mm
面漆:環(huán)氧硅氧烷面漆,1道,125mm
總干膜厚度≥205mm
(2)埋地工藝管線的外表面
底漆:環(huán)氧富鋅底漆,2道,80mm
面漆:無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料,1道,500mm
總干膜厚度≥580mm
七、氣體的儲(chǔ)存
燃?xì)庥脷饬坎粩喟l(fā)生變化,有月不均勻性、日不均勻性和時(shí)不均勻性,但起源的供應(yīng)量不可能完全按用氣量的變化而隨時(shí)改變,特別是長(zhǎng)距離輸氣管道,為求得高效率和最好的經(jīng)濟(jì)效益,總希望在某一最佳輸量下工作。這樣,供氣與用氣經(jīng)常發(fā)生不平衡。為了保證按用戶的要求不間斷的供氣,必須考慮輸氣生產(chǎn)與使用的平衡問(wèn)題。
解決用氣和供氣之間不平衡問(wèn)題的途徑有三:
Ø 改變氣源的生產(chǎn)能力和設(shè)置機(jī)動(dòng)氣源;
Ø 利用緩沖用戶發(fā)揮調(diào)度的作用;
Ø 利用各種儲(chǔ)氣設(shè)施。
前兩點(diǎn)由于受到氣源生產(chǎn)負(fù)荷變化的可能性和變化幅度以及供氣的安全可靠性和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性要求的限制,不可能完全解決供需的不平衡問(wèn)題。由于儲(chǔ)氣設(shè)施和儲(chǔ)氣方法的靈活性,蛭石隔熱管托利用各種儲(chǔ)氣設(shè)施是解決用氣不均勻性的最有效的方法之一。氣體儲(chǔ)存根據(jù)儲(chǔ)存方式分為:地下儲(chǔ)存、儲(chǔ)氣罐儲(chǔ)存、液態(tài)或固態(tài)儲(chǔ)存以及儲(chǔ)氣管道末端儲(chǔ)存等。