天然气调压系统热备及其在输气场站工艺控制过程的应用

天然气调压系统热备及其在输气场站工艺控制过程的应用

霍耀杰

内蒙古西部天然气管道运行有限责任公司  内蒙古 呼和浩特市 010080

摘要：通过对天然气调压系统的分析，可以明确了调压系统的工艺流程和风险特征，并对其在天然气输气场站的应用中所起到的调节压力，保证对下游用户用气安全的作用，实现调压系统热备设置，以工艺参数设置实现工艺自动化，可以极大地提升下游用户的用气安全，可以有效地提升天然气场站供气的稳定可靠性。

关键词：天然气调压站；调压阀；噪声；振荡；压力控制；回路切换

1调压站设计

压力调节站的设计可以参考燃气压力调节站压力调节控制系统的原理图（图1)，其流速是1个标准大气压力，以下简称。产品气一级调压阀调压前安全切断阀的关闭压力是3.7 MPa，产品气二级调压前安全切断阀的关闭压力是0.3 MPa，再生气一级调压前安全切断阀的关闭压力是0.3 MPa。。

每一台 MF—8301、8302和8303上都装有两套备用的安全泄压阀。再生煤气的管道直径为DN250，输入的煤气经过计量设备，经过F8301的过滤系统，在经过两个管道的分流，经过热交换器的热交换后，将煤气输送到调节站。将两套备用配置的安全泄压阀安装在F-8301上。MF-8303母管通过一根长约150米，直径为DN900的燃气管道向锅炉的燃烧系统输送空气。调压阀都是采用单指挥器、阀后压力控制、独立调压的方式， EZR及1098— EGR调压阀都是切断式的，前者阀芯是柱塞结构，后者阀芯是套筒笼型结构。

2事件分析

调压站竣工投运后， A、 B、 C三种气体调压回路的单程流量超过13000立方米/小时，而 A、 B两种气体调压回路的单程流量超过27000立方米/小时，调压回路管线振动强烈，噪声超标严重，而且各个调压回路的热备用开关难以实现，多个调压回路的并联，调压阀的主阀隔膜和导流隔膜经常发生故障。

（1）在以每小时27000立方米的流量操作的再燃气 B通道调压回路时，产物燃气 A通道调压回路并联运行。在投运期间，产品气 A路流量从0瞬间增加到25000m3/h,PMV-801001调压阀后压力超限，汇管MF-8302上的安全放散阀启跳，SSV-801001安全切断阀动作并切断气源，燃料气总管压力超限，安装在燃料气总管上的安全放散阀启跳。人工关掉再发火 B通道的上游切断阀，使燃气管道的压力降到0.16 MPa，为保证燃气供应，重新开启再发火 B通道的调压回路的上游切断阀，伴随着燃气的流量从0瞬间增加到30000立方米/小时，数秒后燃气管道的压力升到0.25 MPa，然后燃气管道的压力就在0.16-0.25 MPa的范围内不断波动。

（2）当 B通道的产气量达到每小时7000立方米时，将其转换为 B通道的再生气回路。缓慢开启了再生气 B路的上游截断阀，缓慢关闭了产品气 B路上游断断阀，在切换的过程中，PMV-801005、PMV-801011调压阀出口压力表显示值波动非常剧烈，其上限值超过了最大允许操作压力（入口压力为2.78 MPa）。持续打开再生气 B路上游截断阀，关闭产品气 B路上游截断阀，直至产品气被彻底关闭，再生气被彻底打开，切换工作时间超过30分钟。

3原因分析

3.1调压阀产生噪音及振动

天然气是一种可压缩液体，若将其视为恒压源而忽略其对下游流速的影响，则其压力由6.56 MPa降低至0.2 MPa，降压比值高达32.8，当气体通过调节阀门和管道时（一、二、三级调节管道的总长度小于9米，调节阀门都是关闭的），其噪声超过110 dB。在正常情况下，气体一级调节阀的工作压力差是2.91 MPa，液体流经该调节阀时所产生的噪音强度超过105 dB；在管路中，当液体以超过声速流动时，液体在管路中通过时，将会发出尖锐的声响。

3.2调压回路压力振荡

3.2.1阀口径过大

从调压回路的振动及压力波动来看，主要是由于一次、二次、三次气调节阀在小开度时反复开启或关闭，导致调节阀后的压力波动，进而导致整个调压回路的压力波动，这一现象在压力差大、开度小、阀芯为活塞型的 EZR调节阀中很容易出现。

3.2.2前后直管段过短

气体采用三段式调节，再生气体采用两段式调节，调压回路上游切断阀进口与下游切断阀出口的距离小于9 m，调压阀前、后、后两段直管段的长度与压力来源点的直管段的长度显著不符，从而引起了压力波动。

4改进方案

（1）为了解决以上问题，在一段时间内，天然气调节阀门的开度应该调整到DN50，阀门的开度应该调整到DN100；二次压力调节阀内径为DN80，阀门后端管直径为DN150；

三级压力调节阀的内径由原来的DN150更换为阀门的内径由原来的DN400更换为阀门的内径。在气源阶段，将压力调节阀内径调整到DN100，阀内管径调整到DN200；

原1098- EGR系列压力调节阀，其最大通径为DN150，无法满足二次压力调节阀的选择。与此同时，还要对调压站的占地面积进行扩展，将调压回路的管线长度进行加长，以达到调压阀前后直管段长度、调压阀后管容积及调压阀前后取压点对直管段长度的要求，并配备相应的消噪设施。

（2）一次产品气体压力的方式为：安全开关阀+安全开关阀+工作开关阀或安全开关阀+监视开关阀+工作开关阀；二次压力调节为安全断流阀+监视式压力调节阀+工作式压力调节阀。在再气方面，使用单级调节压力，调节方式是：安全断流阀+监视式调节阀+工作式调节阀。由于轴流型压力调节器的容许压力差较大，压力控制性能好，噪声小，操作简单，可靠，因此，在监视和工作压力调节器中，都应该优先选择轴流型。

（3）在再生气中，应该设置一个小流量的调压回路，可以使用一个安全断流阀+一个气体（电动）调节阀来调节压力，并通过一个 DCS或者 PLC来监视，在流量小于设定值的情况下，使用一个控制阀后压力工作方式，在流量大于设定值的情况下，自动关机，从而使得一个比设定值稍低的较大流量的热备调压回路，自动投入运行。若将调压回路的上游和下游截止阀改为远程控制的电控阀门，将使开关变得更加容易。

5结语

调压站是向下游或用户提供安全平稳的气体供应，并具备限压或限压、限流功能的关键设施，应在进行充分的论证和评估的基础上，借鉴过去的成功经验，由设计方与多专业联合确定出一个合适的方案。虽然经过技术改造后，电力系统的硬件可靠性得到了很大的提高，但是在日常维修、操作等方面还需要进一步加强。在进行日常维修的时候，要注意对蓄电池的性能进行监控，因为调压站系统是公用系统，如果出现了问题，会对多台乃至全厂机组的安全运行造成影响，所以在日常的设备维修和操作中，要确保万无一失。

参考文献

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