一种输气管道的在线调压装置及其在线调压方法

摘要

本发明公开了一种输气管道的在线调压装置，包括：在用调压支路管线和备用调压支路管线，其上分别连接有一个工艺球阀、工艺带执行机构球阀、监控压力调节阀、动作压力调节阀、就地温度表、压力变送器、两个压力变送器、止回阀和另一个工艺球阀，且工艺带执行机构球阀、监控压力调节阀和动作压力调节阀分别连接压力高高继电器、一个压力控制器和另一个压力控制器，且两个管线上的动作压力调节阀的压力设定值不同。本发明还提供了一种输气管道的在线调压方法。本发明的有益效果为：实现调压系统在用路/备用路在整个切换过程中在线自动完成，平稳过渡、可靠性高。

说明书

技术领域

本发明涉及输气管道技术领域，具体而言，涉及一种输气管道的在线调压装置及其在线调压方法。

背景技术

调压系统是输气管道分输站场的重要设施之一。为保证气体连续平稳输往下游，调压系统的设计至关重要。以往主要采用的调压系统在用路和备用路切换模式为冷备，调压系统主要包括前后汇气管、上游工艺开关球阀、紧急截断阀、调压阀(包括监控压力调节阀和动作压力调节阀)、下游工艺球阀、压力控制器。在用路和备用路的紧急截断阀和调压阀(监控压力调节阀+动作压力调节阀)工艺设定值均相同。当在用路的调压系统故障时，故障信号上传，通过上游工艺开关球阀切换至备用路。

这种冷备模式的调压系统存在如下问题：(一)并非所有的系统故障都能以信号形式上传，当系统故障而无法上传时，备用系统无法及时投用，造成了整个调压系统的安全隐患；(二)两路调压系统为冷备用，在用/备用路调压系统需要切换时，通过上游工艺开关阀来进行在用/备用路切换，这时调节阀剧烈动作，压力无法相对平稳地过渡，甚至有阀后超压的风险；(三)冷备调压系统依靠简单的逻辑判断，对阀后压力超压有相应的监控及保护，甚至必要时截断在用路调压系统切至备用路，但对于在用路调压系统的堵塞或流量过低工况，没有自动检测和保护的相应逻辑。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输气管道的在线调压装置及其在线调压方法，可实现调压之路的在线自动切换，提高检测及控制的连续性、稳定性和可靠性，方便运行维护。

本发明提供了一种输气管道的在线调压装置，包括：

在用调压支路管线，其两端分别与第一汇管和第二汇管连接，所述在用调压支路管线上依次串接有第一工艺球阀、第一工艺带执行机构球阀、第一监控压力调节阀、第一动作压力调节阀、第一就地温度表、第一压力变送器、第二压力变送器、第三压力变送器、第一止回阀和第二工艺球阀，所述第一监控压力调节阀和所述第一压力变送器连接第一压力控制器，所述第一动作压力调节阀和所述第二压力变送器连接第二压力控制器，所述第一工艺带执行机构球阀和所述第三压力变送器连接第一压力高高继电器；

备用调压支路管线，其两端分别与所述第一汇管和所述第二汇管连接，所述备用调压支路管线上依次串接有第七工艺球阀、第二工艺带执行机构球阀、第二监控压力调节阀、第二动作压力调节阀、第二就地温度表、第四压力变送器、第五压力变送器、第六压力变送器、第二止回阀和第八工艺球阀，所述第二监控压力调节阀和所述第四压力变送器连接第三压力控制器，所述第二动作压力调节阀和所述第五压力变送器连接第四压力控制器，所述第二工艺带执行机构球阀和所述第六压力变送器连接第二压力高高继电器；

其中，所述第一汇管与第一工艺管线一端连接，所述第一工艺管线另一端与第一法兰连接，所述第二汇管与第二工艺管线一端连接，所述第二工艺管线另一端与第二法兰连接；

所述第一动作压力调节阀和所述第二动作压力调节阀的压力设定值不同。

作为本发明进一步的改进，所述第一压力变送器通过第一仪表电缆与所述第一压力控制器连接，所述第一监控压力调节阀通过第四仪表电缆与所述第一压力控制器连接，所述第二压力变送器通过第二仪表电缆与所述第二压力控制器连接，所述第一动作压力调节阀通过第五仪表电缆与所述第二压力控制器连接，所述第三压力变送器通过第三仪表电缆与所述第一压力高高继电器连接，所述第一工艺带执行机构球阀通过第六仪表电缆与所述第一压力高高继电器连接；

所述第四压力变送器通过第七仪表电缆与所述第三压力控制器连接，所述第二监控压力调节阀通过第十仪表电缆与所述第三压力控制器连接，所述第五压力变送器通过第八仪表电缆与所述第四压力控制器连接，所述第二动作压力调节阀通过第十一仪表电缆与所述第四压力控制器连接，所述第六压力变送器通过第九仪表电缆与所述第二压力高高继电器连接，所述第二工艺带执行机构球阀通过第十二仪表电缆与所述第二压力高高继电器连接。

作为本发明进一步的改进，所述第一汇管和所述第二汇管的两端均连接管帽。

作为本发明进一步的改进，所述第一工艺带执行机构球阀和所述第二工艺带执行机构球阀均为全通径双关双泄阀门，失效关；所述第一监控压力调节阀和所述第二监控压力调节阀均为失效关；所述第一动作压力调节阀和所述第二动作压力调节阀均为失效开。

作为本发明进一步的改进，所述第一止回阀和所述第二止回阀均为轴流式止回阀。

本发明还提供了一种输气管道的在线调压装置的在线调压方法，包括以下步骤：

步骤1，天然气输入所述第一汇管，并通过所述第一工艺球阀和所述第七工艺球阀分别进入所述在用调压支路管线和所述备用调压支路管线；

步骤2，分别设定所述第一压力控制器、所述第二压力控制器、所述第一压力高高继电器、所述第三压力控制器、所述第四压力控制器和所述第二压力高高继电器的压力设定值，且确保所述第一动作压力调节阀和所述第二动作压力调节阀的压力设定值不同；

步骤3，SCADA系统根据所述第一动作压力调节阀和所述第二动作压力调节阀的压力设定值选择所述在用调压支路管线或所述备用调压支路管线进行在线调压，当选择所述在用调压支路管线进行在线调压时，进入步骤4，当选择所述备用调压支路管线进行在线调压时，进入步骤5；

步骤4，所述第一压力控制器、所述第二压力控制器和所述第一压力高高继电器根据压力设定值分别控制所述第一监控压力调节阀、所述第一动作压力调节阀和所述第一工艺带执行机构球阀的阀门开度；

步骤5，所述第三压力控制器、所述第四压力控制器和所述第二压力高高继电器根据压力设定值分别控制所述第二监控压力调节阀、所述第二动作压力调节阀和所述第二工艺带执行机构球阀的阀门开度；

步骤6，在线调压结束后，天然气通过所述第二汇管输出。

作为本发明进一步的改进，步骤3中，将所述第二压力控制器的压力设定值为SP，所述第一压力控制器的压力设定值为SP+△P1，所述第一压力高高继电器的压力设定值为SP+△P2，所述第四压力控制器的压力设定值为SP-△P1，所述第三压力控制器的压力设定值为SP+△P1，所述第二压力高高继电器的压力设定值为SP+△P2；

其中，SP+△P2大于SP+△P1，SP+△P1大于SP，SP大于SP-△P1。

作为本发明进一步的改进，步骤4中，所述第一工艺带执行机构球阀、所述第一监控压力调节阀、所述第一动作压力调节阀的流量信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；

所述第一压力变送器、所述第二压力变送器和第三压力变送器实时监测所述第一压力控制器、所述第二压力控制器和所述第一压力高高继电器的压力值并将压力信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；

所述第一就地温度表的温度信号接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测。

作为本发明进一步的改进，步骤5中，所述第二工艺带执行机构球阀、所述第二监控压力调节阀、所述第二动作压力调节阀的流量信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；

所述第四压力变送器、所述第五压力变送器和所述第六压力变送器实时监测所述第三压力控制器、所述第四压力控制器和所述第二压力高高继电器的压力值并将压力信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；

所述第二就地温度表的温度信号接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测。

作为本发明进一步的改进，步骤3中：

当选择所述在用调压支路管线进行在线调压时，所述第一止回阀单向截止；

当选择所述备用调压支路管线进行在线调压时，所述第二止回阀单向截止。

本发明的有益效果为：

实现了调压系统在用路/备用路在整个切换过程中在线自动完成，平稳过渡、可靠性高。

可以实现露天橇装设置，节省了占地空间。使管道建设更趋于标准化、模块化、人性化、减少施工工序、方便运行维护、减少设备投资和施工费用。

附图说明

图1为本发明实施例所述的一种输气管道的在线调压装置的结构示意图。

图中，

1、第一法兰；2、第一工艺管线；3、管帽；4、第一汇管；5-1、在用调压支路管线；5-2、第一工艺球阀；5-3、第一工艺带执行机构球阀；5-4、第一监控压力调节阀；5-5、第一动作压力调节阀；5-6、第一止回阀；5-7、第二工艺球阀；5-8、第三工艺球阀；5-9、第一截止阀；5-10、第一旁路管线；5-11、第一放空管线；5-12、第四工艺球阀；5-13、第二截止阀；5-14、第三法兰；5-15、第二放空管线；5-16、第五工艺球阀；5-17、第三截止阀；5-18、第四法兰；5-19、第三放空管线；5-20、第六工艺球阀；5-21、第四截止阀；5-22、第五法兰；5-23、第一就地温度表；5-24、第一压力变送器；5-25、第二压力变送器；5-26、第三压力变送器；5-27、第一压力控制器；5-28、第二压力控制器；5-29、第一压力高高继电器；5-30、第一仪表电缆；5-31、第二仪表电缆；5-32、第三仪表电缆；5-33、第四仪表电缆；5-34、第五仪表电缆；5-35、第六仪表电缆；6-1、备用调压支路管线；6-2、第七工艺球阀；6-3、第二工艺带执行机构球阀；6-4、第二监控压力调节阀；6-5、第二动作压力调节阀；6-6、第二止回阀；6-7、第八工艺球阀；6-8、第九工艺球阀；6-9、第五截止阀；6-10、第二旁路管线；6-11、第四放空管线；6-12、第十工艺球阀；6-13、第六截止阀；6-14、第六法兰；6-15、第五放空管线；6-16、第十一工艺球阀；6-17、第七截止阀；6-18、第七法兰；6-19、第六放空管线；6-20、第十二工艺球阀；6-21、第八截止阀；6-22、第八法兰；6-23、第二就地温度表；6-24、第四压力变送器；6-25、第五压力变送器；6-26、第六压力变送器；6-27、第三压力控制器；6-28、第四压力控制器；6-29、第二压力高高继电器；6-30、第七仪表电缆；6-31、第八仪表电缆；6-32、第九仪表电缆；6-33、第十仪表电缆；6-34、第十一仪表电缆；6-35、第十二仪表电缆；7、第二汇管；8、第二工艺管线；9、第二法兰。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例1，如图1所示，本发明实施例的一种输气管道的在线调压装置，包括：在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1。

在用调压支路管线5-1两端分别与第一汇管4和第二汇管7连接，在用调压支路管线5-1上依次串接有第一工艺球阀5-2、第一工艺带执行机构球阀5-3、第一监控压力调节阀5-4、第一动作压力调节阀5-5、第一就地温度表5-23、第一压力变送器5-24、第二压力变送器5-25、第三压力变送器5-26、第一止回阀5-6和第二工艺球阀5-7，第一监控压力调节阀5-4和第一压力变送器5-24连接第一压力控制器5-27，第一动作压力调节阀5-5和第二压力变送器5-25连接第二压力控制器5-28，第一工艺带执行机构球阀5-3和第三压力变送器5-26连接第一压力高高继电器5-29。

备用调压支路管线6-1两端分别与第一汇管4和第二汇管7连接，备用调压支路管线6-1上依次串接有第七工艺球阀6-2、第二工艺带执行机构球阀6-3、第二监控压力调节阀6-4、第二动作压力调节阀6-5、第二就地温度表6-23、第四压力变送器6-24、第五压力变送器6-25、第六压力变送器6-26、第二止回阀6-6和第八工艺球阀6-7，第二监控压力调节阀6-4和第四压力变送器6-24连接第三压力控制器6-27，第二动作压力调节阀6-5和第五压力变送器6-25连接第四压力控制器6-28，第二工艺带执行机构球阀6-3和第六压力变送器6-26连接第二压力高高继电器6-29。

其中，第一汇管4与第一工艺管线2一端连接，第一工艺管线2另一端与第一法兰1连接，第二汇管7与第二工艺管线8一端连接，第二工艺管线8另一端与第二法兰9连接。第一汇管4和第二汇管7的两端均连接管帽3。

为实现在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1的在线自动切换，需要确保第一动作压力调节阀5-5和第二动作压力调节阀6-5的压力设定值不同。

第一工艺球阀5-2上设有第一旁路管线5-10，第一旁路管线5-10一端连接在第一汇管4和第一工艺球阀5-2之间的在用调压支路管线5-1上，第一旁路管线5-10另一端连接在第一工艺球阀5-2和第一工艺带执行机构球阀5-3之间的在用调压支路管线5-1上。第一旁路管线5-10上沿天然气流向依次串接第三工艺球阀5-8和第一截止阀5-9。

第一放空管线5-11一端连接在第一工艺球阀5-2和第一工艺带执行机构球阀5-3之间的在用调压支路管线5-1上，第一放空管线5-11另一端通过第三法兰5-14与站场放空系统相连。第一放空管线5-11上沿天然气流向依次串接第四工艺球阀5-12和第二截止阀5-13。第二放空管线5-15一端连接在第一工艺带执行机构球阀5-3和第一监控压力调节阀5-4之间的在用调压支路管线5-1上，第二放空管线5-15另一端通过第四法兰5-18与站场放空系统相连。第二放空管线5-15上沿天然气流向依次串接第五工艺球阀5-16和第三截止阀5-17。第三放空管线5-19一端连接在第三压力变送器5-26和第一止回阀5-6之间的在用调压支路管线5-1上，第三放空管线5-19另一端通过第五法兰5-22与站场放空系统相连。第三放空管线5-19上沿天然气流向依次串接第六工艺球阀5-20和第四截止阀5-21。

第七工艺球阀6-2上设有第二旁路管线6-10，第二旁路管线6-10一端连接在第一汇管4和第七工艺球阀6-2之间的备用调压支路管线6-1上，第二旁路管线6-10另一端连接在第七工艺球阀6-2和第二工艺带执行机构球阀6-3之间的备用调压支路管线6-1上。第二旁路管线6-10上沿天然气流向依次串接第九工艺球阀6-8和第五截止阀6-9。

第四放空管线6-11一端连接在第七工艺球阀6-2和第二工艺带执行机构球阀6-3之间的备用调压支路管线6-1上，第四放空管线6-11另一端通过第六法兰6-14与站场放空系统相连。第四放空管线6-11上沿天然气流向依次串接第十工艺球阀6-12和第六截止阀6-13。第五放空管线6-15一端连接在第二工艺带执行机构球阀6-3和第二监控压力调节阀6-4之间的备用调压支路管线6-1上，第五放空管线6-15另一端通过第七法兰6-18与站场放空系统相连。第五放空管线6-15上沿天然气流向依次串接第十一工艺球阀6-16和第七截止阀6-17。第六放空管线6-19一端连接第六压力变送器6-26和第二止回阀6-6之间的备用调压支路管线6-1上，第六放空管线6-19另一端通过第八法兰6-22与站场放空系统相连。第六放空管线6-19上沿天然气流向依次串接第十二工艺球阀6-20和第八截止阀6-21。

第一压力变送器5-24通过第一仪表电缆5-30与第一压力控制器5-27连接，第一监控压力调节阀5-4通过第四仪表电缆5-33与第一压力控制器5-27连接，第二压力变送器5-25通过第二仪表电缆5-31与第二压力控制器5-28连接，第一动作压力调节阀5-5通过第五仪表电缆5-34与第二压力控制器5-28连接，第三压力变送器5-26通过第三仪表电缆5-32与第一压力高高继电器5-29连接，第一工艺带执行机构球阀5-3通过第六仪表电缆5-35与第一压力高高继电器5-29连接。第四压力变送器6-24通过第七仪表电缆6-30与第三压力控制器6-27连接，第二监控压力调节阀6-4通过第十仪表电缆6-33与第三压力控制器6-27连接，第五压力变送器6-25通过第八仪表电缆6-31与第四压力控制器6-28连接，第二动作压力调节阀6-5通过第十一仪表电缆6-34与第四压力控制器6-28连接，第六压力变送器6-26通过第九仪表电缆6-32与第二压力高高继电器6-29连接，第二工艺带执行机构球阀6-3通过第十二仪表电缆6-35与第二压力高高继电器6-29连接。

第一工艺带执行机构球阀5-3和第二工艺带执行机构球阀6-3均为全通径双关双泄阀门，失效关；第一监控压力调节阀5-4和第二监控压力调节阀6-4均为失效关；第一动作压力调节阀5-5和第二动作压力调节阀6-5均为失效开。

在用调压支路管线5-1上的第三压力变送器5-26的下游和备用调压支路管线6-1上的第六压力变送器6-26的下游分别设置了第一止回阀5-6和第二止回阀6-6，防止在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1的压力反窜，保证在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1采集的压力各自独立，避免下游压力超高同时触发所有调压支路管线上的工艺截断阀。第一止回阀5-6和第二止回阀6-6均为轴流式止回阀。

实施例2，一种输气管道的在线调压装置的在线调压方法，采用实施例所述的在线调压装置，包括以下步骤：

步骤1，天然气输入第一汇管4，并通过第一工艺球阀5-2和第七工艺球阀6-2分别进入在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1；

步骤2，分别设定第一压力控制器5-27、第二压力控制器5-28、第一压力高高继电器5-29、第三压力控制器6-27、第四压力控制器6-28和第二压力高高继电器6-29的压力设定值，且确保第一动作压力调节阀5-5和第二动作压力调节阀6-5的压力设定值不同；

步骤3，SCADA系统根据第一动作压力调节阀5-5和第二动作压力调节阀6-5的压力设定值选择在用调压支路管线5-1或备用调压支路管线6-1进行在线调压，当选择在用调压支路管线5-1进行在线调压时，进入步骤4，当选择备用调压支路管线6-1进行在线调压时，进入步骤5；

步骤4，第一压力控制器5-27、第二压力控制器5-28和第一压力高高继电器5-29根据压力设定值分别控制第一监控压力调节阀5-4、第一动作压力调节阀5-5和第一工艺带执行机构球阀5-3的阀门开度；

步骤5，第三压力控制器6-27、第四压力控制器6-28和第二压力高高继电器6-29根据压力设定值分别控制第二监控压力调节阀6-4、第二动作压力调节阀6-5和第二工艺带执行机构球阀6-3的阀门开度；

步骤6，在线调压结束后，天然气通过第二汇管7输出。

步骤3中，将第二压力控制器5-28的压力设定值为SP，第一压力控制器5-27的压力设定值为SP+△P1，第一压力高高继电器5-29的压力设定值为SP+△P2，第四压力控制器6-28的压力设定值为SP-△P1，第三压力控制器6-27的压力设定值为SP+△P1，第二压力高高继电器6-29的压力设定值为SP+△P2；其中，SP+△P2大于SP+△P1，SP+△P1大于SP，SP大于SP-△P1。通常，△P1＝0.05MPa，△P2＝0.1MPa。通过在用调压支路管线5-1上的第一动作压力调节阀5-5和备用调压支路管线6-1上的第二动作压力调节阀6-5的压力设定值不一样，实现在用调压支路管线5-1和备用调压支路管线6-1的在线自动切换，无需人工干预。

步骤4中，第一工艺带执行机构球阀5-3、第一监控压力调节阀5-4、第一动作压力调节阀5-5的流量信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；第一压力变送器5-24、第二压力变送器5-25和第三压力变送器5-26实时监测第一压力控制器5-27、第二压力控制器5-28和第一压力高高继电器5-29的压力值并将压力信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；第一就地温度表5-23的温度信号接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测。

步骤5中，第二工艺带执行机构球阀6-3、第二监控压力调节阀6-4、第二动作压力调节阀6-5的流量信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；第四压力变送器6-24、第五压力变送器6-25和第六压力变送器6-26实时监测第三压力控制器6-27、第四压力控制器6-28和第二压力高高继电器6-29的压力值并将压力信号均接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测；第二就地温度表6-23的温度信号接入仪表接线箱后送入SCADA系统进行实时监测。

进一步的，步骤3中：当选择在用调压支路管线5-1进行在线调压时，第一止回阀5-6单向截止；当选择备用调压支路管线6-1进行在线调压时，第二止回阀6-6单向截止。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。