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《遼寧化工雜志》2015年第三期
1天然氣管道增壓擴能工程中站場自控系統(tǒng)的設(shè)計方案
依據(jù)《天然氣管線工程安全設(shè)計標準規(guī)范》,新增設(shè)的塔榆增壓站等級規(guī)模為四級,塔榆始發(fā)站、塔榆尾站的規(guī)模等級是五級。站場自動控制系統(tǒng)方案的設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對塔榆增壓站自動控制系統(tǒng)的方案設(shè)計,包括以下調(diào)控數(shù)據(jù):塔榆管線和相關(guān)設(shè)施的運行壓力范圍、就地讀出溫度及遠距離測量、傳遞溫度數(shù)據(jù);主要配套設(shè)備及匯管集液包液位檢測;檢查和測量出過濾分離器差壓、跨距離傳輸數(shù)據(jù)等。改造優(yōu)化塔榆首站的自動控制系統(tǒng),即首站增加一臺過濾分離器。對塔榆末站自控系統(tǒng)進行改造,可燃氣體探測器信號上傳至壁掛式可燃氣體報警器,由壁掛式可燃氣體報警器遠距離把報警信號傳送到站場控制系統(tǒng),再由手動報警按鈕把信號傳遞到站場自動控制系統(tǒng)。計算機通過數(shù)據(jù)接口端媒介,把流量數(shù)據(jù)匯總后,傳送到站場總控制系統(tǒng)。
1.1線路部分與通信的設(shè)計中干線越站至增壓站段管線,管道設(shè)計直徑為DN500,管線總長度大概為0.7km,初始設(shè)計線路壓力大概為6.3MPa;增壓站與塔榆管線連接段管線,管道設(shè)計直徑大概為DN700,管線總長度大概0.6km,初始設(shè)計線路壓力大概為6.3MPa。中干線越站至增壓站段,管線起自1#閥室預(yù)留接頭,出閥室后向南敷設(shè)進入塔榆增壓站。增壓站與塔榆管線連接段,塔榆增壓站建設(shè)在原有塔榆管線東側(cè)偏南,將以前的塔榆管線線路直接剪斷,而后將它直接接入增壓站的內(nèi)部,增壓后外輸管線接入現(xiàn)有塔榆管線。中干線越站至增壓站段管線:站場上下游200m管道,閥室上下游50m管道,直管段采用Φ508×10mmSAWL,熱煨彎頭采用Φ508×12.5mmSAWL,剩余直管段的相關(guān)管線引入Φ508×7.1mmSAWH鋼管,冷彎彎管采用Φ508×7.1mmSAWL鋼管,熱煨彎頭采用Φ508×10mmSAWL鋼管。增壓站與塔榆管線連接
1.2站場內(nèi)的自動控制方案的研究壓站自動控制系統(tǒng)的方案設(shè)計,包括以下調(diào)控數(shù)據(jù):塔榆管線和相關(guān)設(shè)施的運行壓力范圍、就地讀出溫度及遠距離測量、傳遞溫度數(shù)據(jù);主要配套設(shè)備及匯管集液包液位檢測;檢查和測量出過濾分離器差壓、跨距離傳輸數(shù)據(jù)等,遠程調(diào)控開關(guān)閥及隨時知道開關(guān)閥的情況;檢查清管器是否暢通;實時監(jiān)測鍋爐房閥位情況等。
1.3站場的自動控制系統(tǒng)標準裝置過濾裝置應(yīng)建立壓力實時監(jiān)測器及報警監(jiān)測裝置;過濾器的報警壓力差的設(shè)定范圍應(yīng)該充分考慮大牛地的工藝條件和過濾器承載壓力的范圍;過濾器如果出現(xiàn)故障,或者壓力報警裝置報警,開關(guān)應(yīng)及時換到備用過濾裝置。調(diào)壓的閥門應(yīng)有選擇性保護功能,把壓力調(diào)整和流量控制分開;壓力數(shù)值的設(shè)定及流量的管控應(yīng)該由總管控中心來操作;調(diào)壓的裝置應(yīng)該有保護模式。
2天然氣管道增壓擴能工程中站場工藝設(shè)計方案
2.1站場工藝系統(tǒng)的設(shè)計
2.1.1塔榆增壓站的工藝設(shè)計該增壓站位于塔榆首站附近,原塔榆管道東側(cè),負責(zé)接收原塔榆管道天然氣及氣田其它干線來氣,經(jīng)過站內(nèi)過濾分離及壓縮等流程后再送入原塔榆管道,輸送至塔榆末站。原塔榆管道來氣(氣量為25×108Nm3/a)已經(jīng)在塔榆首站經(jīng)過濾分離,進入增壓站后直接經(jīng)壓縮機組增壓外輸;大牛地中干線、東干線復(fù)線和氣田其它來氣(氣量為28×108Nm3/a)進入增壓站后首先進行過濾分離,然后與塔榆首站來氣混合進入壓縮機組增壓(壓縮機進口壓力為2.0~4.5MPa、出口壓力為4.85~5.7MPa),增壓后氣體經(jīng)過空冷器冷卻,再進入已建塔榆管線外輸至塔榆末站。考慮站場后期將擴建脫水脫烴裝置,本次設(shè)計在工藝裝置區(qū)預(yù)留了與脫水脫烴裝置區(qū)的連接口。該站場設(shè)計輸氣規(guī)模:53×108Nm3/a;進站運行壓力:塔榆首站來氣2.0~4.5MPa;中干線及其它來氣2.0~5.7MPa;出站運行壓力:4.85~5.7MPa;設(shè)計壓力:6.3MPa;進站溫度:0~16℃;出站溫度:40~50℃。該站場的功能:接收塔榆首站、中干線、東干線復(fù)線及氣田其它來氣;清管器接收、發(fā)送;來氣過濾分離;氣體增壓;工藝氣空冷;站場緊急截斷和放空;站場輔助配套,預(yù)留脫水脫烴裝置接口。該站場工藝流程:塔榆增壓站主要工藝流程有正常流程、越站流程、緊急切斷流程、放空流程、排污流程等;分離流程:中干線來氣經(jīng)ESDV102、ROV102、ROV105A/B/C、FS101A/B/C、ROV106A/B/C完成天然氣過濾分離。前期中干線來氣壓力較高,通過ROV110可實現(xiàn)不增壓外輸功能。過濾分離器為2用1備;增壓流程:當(dāng)來氣壓力低于越站要求時,中干線來氣過濾后經(jīng)ROV109A/B,首站來氣經(jīng)ROV108A/B分別進入壓縮機進氣總管NG-126和NG-139,然后經(jīng)過ROV111A~K、Z101A~K、AC101A~K、BV138A~K完成天然氣增壓流程。天然氣壓縮機橇為10用1備;清管器收發(fā)流程:中干線來氣經(jīng)ESDV102、ROV103、PR101、ROV104完成收球流程。外輸天然氣經(jīng)ROV113、PL101、ROV114、ESDV103外輸至下游塔榆末站。站內(nèi)設(shè)收球筒1套(PR101)及發(fā)球筒1套(PL101);緊急切斷流程:站內(nèi)各路進站管線及出站管線均設(shè)有緊急切斷閥(ESDV),當(dāng)遇到緊急狀況,可以迅速將站場與線路切斷,并做事故處理。站場目前設(shè)有兩級關(guān)斷。一級關(guān)斷ESD-1:站場泄壓關(guān)斷塔榆增壓站一級關(guān)斷:全站泄壓關(guān)斷。生產(chǎn)流程及輔助流程均關(guān)斷,緊急放空閥打開泄壓,應(yīng)急電源延時關(guān)斷;放空流程:放空流程的設(shè)置主要有三種:安全閥放空、站場放空、站外管線放空。第一種,安全閥放空。站內(nèi)收發(fā)球筒、過濾分離器、排污罐、自用氣橇塊、壓縮機組均設(shè)置有安全閥,當(dāng)來氣壓力高于安全閥設(shè)定壓力時安全閥起跳,實現(xiàn)緊急放散。同時設(shè)備還有手動放空,能夠在檢修時實現(xiàn)放空。第二種,站場放空。在站場發(fā)生重大事故時,站內(nèi)ESDV101、ESDV102、ESDV103緊急關(guān)斷,站場內(nèi)BDV閥立即開啟,緊急放空站場內(nèi)天然氣。第三種,站外管線放空。通過進出站放空閥能夠放空本站與上、下游截斷閥室或站場之間管道內(nèi)天然氣;排污流程:在過濾分離器、壓縮機橇塊、收球筒等設(shè)備上都裝有排污閥,通過排污管道將收集的污液集中排到站內(nèi)排污罐,罐內(nèi)污水集中拉運至處理地點;儀表風(fēng)流程:空氣經(jīng)空壓機增壓后進入無熱再生干燥橇塊,經(jīng)過干燥脫水再進入儀表風(fēng)儲罐,儀表風(fēng)經(jīng)過分配管網(wǎng)為站內(nèi)氣動閥門供氣,并為壓縮機控制柜及電機提供密封氣。放空系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置在站場的進站和出站的管線上,或者設(shè)置在壓縮機等調(diào)控裝置的下方;站場的進站或者出站管線上應(yīng)該是自動放空系統(tǒng),在其他位置的放空應(yīng)該為手動放空;自動放空為電動放空閥,必須有自動修護模式;電動放空閥應(yīng)該引入ESD系統(tǒng)。
2.1.2對塔榆首站進行工藝改造塔榆首站位于陜西省榆林市榆陽區(qū)小壕兔鄉(xiāng)東南,設(shè)計規(guī)模30×108Nm3/a。目前負責(zé)接收大牛地東、西、中干線來氣,經(jīng)站內(nèi)過濾分離、計量后外輸。即將建設(shè)34#集氣站-塔榆首站管線(即:規(guī)劃東干線復(fù)線前段),將部分集氣站天然氣直接輸送至塔榆首站。由于已建塔榆首站過濾分離器已滿負荷運行(單臺處理量270×104Nm3/d,3臺,無備用),中干線設(shè)置越站流程,并與規(guī)劃東干線復(fù)線匯合,待塔榆增壓站建成后輸送至增壓站進行過濾、增壓。塔榆首站本次改造主要包括:在工藝裝置區(qū)預(yù)留過濾分離器位置新增400×104Nm3/d過濾分離器1臺,并將站內(nèi)進氣管線連通,實現(xiàn)所有過濾分離器并聯(lián)運行,互為備用,方便操作,同時,在增壓站未投用之前可實現(xiàn)中干線和34#-塔榆首站管線接入天然氣的臨時過濾。現(xiàn)有流程:西干線來氣經(jīng)收球筒進過濾分離器FS201B、FS201C,過濾后進入?yún)R管1,經(jīng)出站計量區(qū),計量后外輸。東干線來氣經(jīng)收球筒與26#、27#集氣站來氣,一同進入過濾前計量區(qū),計量后進入FS201A過濾分離器,過濾后進入?yún)R管2,經(jīng)出站計量區(qū),計量后外輸。中干線來氣經(jīng)收球筒后和34#來氣一同直接進入?yún)R管2,經(jīng)出站計量區(qū),計量后外輸。目前,塔榆首站設(shè)有的3臺過濾分離器(無備用),單臺處理量270×104Nm3/d,2臺過濾西干線來氣,1臺過濾東干線及6#、27#集氣站來氣,中干線不進行過濾。為滿足中干線和34#-來氣臨時過濾分離的需要,以及后期過濾分離器的備用,塔榆首站新增過濾分離器1臺(處理量400×104Nm3/d),同時將站內(nèi)進氣管線連通,實現(xiàn)所有過濾分離器并聯(lián)運行,互為備用。改造流程:新建過濾分離器FS-202安裝在站場預(yù)留位置,與東干線來氣管道、站內(nèi)匯管2進口管道預(yù)留口連接。同時西干線來氣管道、東干線及26#、27#集氣站來氣管道(過濾分離器前計量區(qū)內(nèi)東干線來氣管道及26#、27#集氣站來氣管道連接的旁通閥BV202應(yīng)打開)、中干線來氣管道相互連通,實現(xiàn)全部過濾分離器并聯(lián)運行。站場擴建后,過濾分離器共4臺,在增壓站未投入使用時,中干線及34#站來氣臨時進入本站過濾分離器進行過濾分離,過濾分離器4臺全部運行,無備用。當(dāng)增壓站投入使用后,中干線來氣越站反輸至34#站,并由34#站輸送至增壓站過濾分離,此時,站內(nèi)過濾分離器采用3用1備的模式運行。中干線及34#站來氣臨時過濾流程:打開新增閥門BV119,同時關(guān)閉該管路通向匯管2閥門BV201,實現(xiàn)過濾分離器前進氣管網(wǎng)連通,氣體進入過濾分離器進行過濾分離。中干線越站流程:關(guān)閉BV119和BV201,同時打開ROV205,以實現(xiàn)中干線越站。
2.1.3對塔榆末站進行工藝改造塔榆末站位于陜西省榆林市榆陽區(qū)芹河鄉(xiāng),設(shè)計規(guī)模30×108Nm3/a,具有清管器接收、來氣過濾分離、調(diào)壓、交接計量等功能。目前站內(nèi)過濾分離器已滿負荷運行(單臺處理量270×104Nm3/d,3臺,無備用)。本次設(shè)計中將整體考慮工藝裝置區(qū)擴建,將末站處理規(guī)模提高至53×108Nm3/a,相應(yīng)增加400×104Nm3/d過濾分離器3臺,同時取消原調(diào)壓管路,新建4路調(diào)壓及1路超聲波計量裝置。現(xiàn)有流程:塔榆管線來氣(氣量為30×108Nm3/a)經(jīng)收球筒進過濾分離器前總管,過濾分離后的潔凈天然氣經(jīng)調(diào)壓閥穩(wěn)壓后進計量橇塊,計量后外輸。目前,塔榆末站設(shè)有3臺過濾分離器,單臺處理量270×104Nm3/d,已處于滿負荷運行狀態(tài),擴能之后無設(shè)備處理。站場輔助流程包括放空和排污系統(tǒng)流程。站內(nèi)安全閥或手動放空管線匯入放空總管后,輸送到站外放空火炬進行放空。改建流程:將原進站總管延伸,并新增3臺過濾分離器。原調(diào)壓區(qū)調(diào)壓管路取消,原匯管1去調(diào)壓區(qū)的3路分支管路以及去陜京二線管路直接與過濾分離器后新建總管連接,以實現(xiàn)所有過濾分離器并聯(lián)安裝(5用1備)。在過濾分離器后新建總管上重新引出4路調(diào)壓管路,經(jīng)調(diào)壓后匯總輸送至計量區(qū)。來自過濾分離及調(diào)壓區(qū)的總管在計量區(qū)分別與原匯管2(計量橇前)的3路分支管及新增計量管路連接,形成5路計量并聯(lián)運行(4用1備)。新建計量管路出口與出站管線預(yù)留閥門連接。
作者:李向榮 梁佩璋單位:中國石油西氣東輸管道公司