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利用流量计信号对加热器进行控制


文章日期:2017-06-17|阅读数:


利用流量计信号对加热器进行控制

天然气输送过程中从高压到低压,需要从外界吸收热量,使管线的温度迅速下降,因而需要对管线加热。由于天然气分输是间断分输,用调压后的天然气温度控制加热器工作,经常出现超温报警,加热器停止运行,会造成天然气管线冰赌,设备运行存在隐患。为了解决该问题,在站场控制PLC程序中,加入流量计的流量信号参与加热器的控制,实现了电加热器的可靠控制,提高了天然气分输工作的可靠性,使天然气夜间分输、冬季分输的安全系数得到提升。

作为代替煤炭的清洁能源,天然气在“十三五”能源发展规划中起着关键的作用。以西气东输二线工程为代表的长输管道在的大力推动下逐步形成了纵贯南北、横贯东西和联通海外的全国性供气网络,形成了“西气东输、缅气北上、海气登陆、就近外供”的供气格局。天然气分输站是长输管道直接面对地区供气的窗口,是直接关系百姓民生的重点工程,因此天然气分输站的优化、改进是十分必要的。

1哈密天然气分输站简介

1.1投产情况哈密天然气分输站,是西气东输二线工程行至新疆哈密地区所建设的一个高压天然气分输工程。目前日分输量在5×104 m3以上,总计分输量已达3×107 m3,极大地惠及了哈密地区民众。

1.2工艺流程简介

该分输站主要包括分输流程和越站流程,主要设备包括2路卧式过滤器、2套调压加热装置。分输站流程如图1所示,通过过滤、加热、调压等工艺程序,将高达12 MPa的天然气降至5.5 MPa左右,输送至哈密新捷燃气公司。

1.3电加热器的重要性

由工艺流程可知,高达12 MPa的天然气从管径1 219mm的干线引出,经过滤、调压至5.5MPa。该过程中压力变化巨大,根据能量守恒定律,天然气从高压到低压,需要从外界吸收热量,天然气及所在管线的温度迅速下降。特别是在冬天室外温度极低的情况下,天然气经过调压后温度可降至零度以下,所以必须对调压前的天然气进行加热,否则会出现冰堵现象,对分输产生严重影响。

 电热1.jpg

电热2.jpg

 

闸(生产分输中出现过数次该状况)。

 

如果加热器空气开关跳闸,新捷燃气公司下次启动压缩机装车时,调压撬调压阀自动打开,开始调压分输,天然气温度下降。电加热器不会自动启动,导致管线温度随着天然气调压温度迅速降低,就可能出现管线冰堵的情况,尤其是在室外温度极低的冬季,冰堵概率非常大,2013年12月投产初期新捷公司管道就出现过2次冰堵事件。

 

为了避免此类情况的出现,计量输送员必须时刻关注电加热器运行情况,一旦发现加热器出现超温报警导致空气开关闭合,需重新将加热器投入运行。因为CNG车辆装载天然气时间分布不均,且

 

晚间装载较多,所以计量员每天需要数次闭合加热器空气开关,既严重加大了员工的工作强度,也对分输站设备及管道安全运行造成重大安全隐患。

 

4 加热控制程序改进方案选择

 

要解决该问题,就需要从加热器控制原理和实际分输的情况考虑。首先从控制的角度考虑为管线加装1个流量开关,通过流量开关的实际检测值来判断分输情况,从而对加热器进行自动控制。然

 

而,若加装流量开关,必然要对加热器本体进行切割和焊接、对管线天然气进行氮气置换、需要进行开挖布线,这样不仅需要动火作业,存在较大安全风险,且投入资金不菲。

 

从分 输 站 整 体 数 据 采 集 与 监 视 控 制 系 统

 

(SCADA)控制信号的角度考虑,加热器远程控制启、停信号,从SCADA进入可编程控制器(PLC),再从PLC到加热器。流量计的流量信号也进入了

 

PLC,再从PLC 进入站控SCADA 上位机进行显示。理论上可以通过改进PLC程序,利用流量计的流量信号对加热器进行控制。

 

每次分输,新捷燃气公司都是通过压缩机为

 

CNG罐车充压,管线压力随着压缩机的抽气而下降,哈密天然气分输站调压阀自动打开,同时流量计

 

开始计量,当装车结束后,压缩机停止运行,哈密天然气分输站调压阀自动关闭。该公司有2台压缩机,压缩机输量为3000m3/h。若1台压缩机运行,输量为3000m3/h左右,若是2台压缩机同时运行则是6000m3/h的输量。从图2可以看出,天然气分输开启后,加热器应处于工作状态,因为在流量较小时天然气的节流降温效应不明显,所以选择天然气流量大于300m3/h,作为启动加热器的条件。

 

对现有的 SCADA 的 PLC 程序进行恰当修改,在原来的控制程序上加入了1个比较关系的逻辑程序。当流量计流量小于300m3/h,加热器停止加热;当流量大于300m3/h,加热器启动加热。

原来启动站控机上的启动按键后,电加热立即启动。现在启动站控机上的启动按键后,加热器不会立即加热运行,必须通过逻辑比较,符合启动条件之后加热器才会加热运行。

电热3.jpg

5 结束语

 

从2014年11月27日对哈密天然气分输站电加热器控制程序改进至今,电加热器运行经受住了时间、天气和实践的考验。自改造之后,天然气分输过程中再也没有发生过冻堵事件,有效地保障了哈密地区清洁能源的供给;不仅节约了增加流量开关的投资,避免了施工过程中的安全风险,而且实现了电加热器的远程控制,提高了站场工作效率;切实减轻了员工的工作量和心理压力,提高了站场夜间分输、冬季分输的安全系数。通过程序改进,热量不会在电加热器内持续聚集,避免出现温度过高的现象,所以有利于延长电加热器的使用寿命。

 

 

 



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