燃气调压站压力预警系统的应用

上海奉贤燃气有限公司 李 杰

关键字：压力预警系统 调压站 智能管网

0 引言

燃气调压设备作为燃气输配系统中的核心设备，数量多、分布散，几十年来燃气企业由于技术所限，运行维护中只能采用比较被动的管理模式，如按周期进行设备的例行保养(费用高昂)、安排人员定期巡查(燃气调压设备作为机械设备，在运行过程中通过巡检很难发现设备内部可能已经存在的问题)、损坏后维修(安全性差，往往维修时已经产生了不良后果)等。

随着互联网信息技术的进步，尤其是大数据在诸多领域的发展应用，给城市燃气的输配管理带来了新的契机。通过信息化工具的介入，燃气企业越来越能做到对燃气输配过程的主动管理、动态管理。

燃气压力预警系统是一套采用信息化手段提升调压站运行安全性以及管理质量的系统。通过大数据的收集、整理和分析能给燃气系统的管理者带来大量的信息，从而了解设施的工况，以便能够主动做到及时发现、准确预判、精确维修和避免事故。

通过信息化设备对数据的采集、上传，使设备管理人员对设备隐患的预判提供了可能；防患于未然得以实现，维修管理工作更具有针对性。

1 压力预警系统的构成

燃气压力预警系统一般由监测中心和安装于各调压设备内的远程终端两部分组成，见图1。

图1 压力预警系统总体框架

远程终端由单片机、GSM无线通信模块和压力传感器构成，调压箱内的远程终端见图2。

图2 安装于调压箱内的远程终端

终端通过压力传感器采集调压设备的相关压力后，由单片机进行数据处理并通过GSM无线通信模块进行定时的数据上传与报警。

监测中心一般可以设置在燃气企业，由服务器及客户端组成。工作人员日常通过客户端对压力预警系统上传的压力数据及报警信息进行及时的处理，并通过客户端掌握了解各远程终端的运行情况，及时做好远程终端的维护工作。

2 系统应用与调压站故障分析

2.1 压力异常报警

压力预警系统最直接的作用就是监测调压站各项燃气压力数据(见图3)，并与设定阈值进行比对，如有异常作出报警。

图3 调压站压力预警系统监测示例

通过该功能调压设备管理方能及早得知异常状况的发生，安排人员到现场进行检查，排除异常状况，因此能有效降低燃气安全事故发生的概率或减小事故造成的危害程度。

几年来，通过压力异常报警，奉贤燃气公司多次提前发现了调压设备的运行异常，及时对故障进行了排除，避免了调压器切断、超压供气等燃气安全事故的发生。

案例1：2014年某校区内调压站发出压力异常报警，巡检人员至现场发现，该校区内第三方违章施工导致低压燃气管道损坏泄漏，从而造成调压站出口压力波动触发报警，巡检人员当即予以处置。这次事件通过压力预警系统的报警功能帮助燃气企业迅速发现了第三方野蛮施工造成的燃气泄漏事故，避免了潜在爆燃事故发现的可能。

2.2 设备工况记录与分析

压力预警系统能对监测点的压力进行采集、记录，并将数据转换成图表。长期以来困扰设备维修的关键就是：

(1)不能及时发现设备的轻微故障。

(2)不能切中要害的找到设备故障点。

早先调压站安装的指针式压力记录仪需定期上发条，且每次上发条记录周期只有24 h，这种设备使用不便、劳动强度大且无法提供具有分析价值的设备运行数据。所以长期以来燃气企业对于管辖范围内的大量工业、民用调压站只能采取定期巡检、接报抢修的方式进行管理，这种模式人力成本高、对一线工作人员要求高、对设备的管理方式被动，往往只能在设备出现严重故障影响到对用户的正常供气时才能发现，造成高成本的抢修甚至燃气供应事故的发生。

有了压力预警系统对各设备的数据采集，给调压设备的主动化管理提供了前提条件，管理人员能在客户端对设备数据进行分析，及时发现异常工况，并根据工况分析可能的故障因素采取相应的处理措施，确保设备运行良好，保障燃气的稳定供应，并降低设备的维修更换成本。

案例2：2015年某小区调压站频繁发出压力下限报警，见图4。巡检人员现场检查发现：因设计缺陷与设备锈蚀老化，调压螺杆在运行中与调压弹簧罩发生摩擦导致调压螺杆上下不灵活，造成该调压站的出口压力严重波动。发现该问题后，对该调压站及时进行了维修，出口压力随即恢复正常。事后对相同型号批次的调压器进行了普查，并对同样存在该问题的调压器进行了维修。通过此次压力预警及时发现并解决了此类燃气设备的安全隐患。

图4 某小区调压器维修前后出口压力变化

案例3：2015年某大型商场调压站，压力预警系统显示该设备在运行时关闭压力偏高。现场检查确认调压站存在关闭压力高及小流量时喘震明显的情况，经多次维修，发现故障源为调压器基座，因其阀口不平造成调压器在运行时响应速度慢。通过更换基座极大改善了调压器的运行工况，见图5。

图5 某商场调压器维修后出口关闭压力变化

2.3 输配气管网合理性分析

压力预警系统在功能上与长输管网企业管理常用的数据采集与远程控制系统(SCADA)相似，它的优势在于远低于SCADA系统的设备成本及使用成本、相对简单的安装条件(SCADA系统需要现场具备220 V供电条件、由于高压供电使燃气设施需满足的更高防雷防爆安全要求及现场控制柜的安放场地需求)。

燃气企业的调压站管理有着设备数量多、分布散、单体供气量普遍较小以及维修管理人员到所辖设备距离近、速度快的特点。在实际输配管理中，除了少数需要安装SCADA系统，对绝大多数居民和单位的调压设备而言，压力预警系统有更好的适用性，且较为低廉的成本也有利于对大量调压设备进行普遍安装。

调压设备作为燃气管网中的中继点，起着调整管网内介质压力的作用。对燃气销售企业的中低压调压设备而言，它的出口压力(供气压力)的平稳意味着对用户的安全、稳定的供气，做好该压力的监测同时也能为提高用气效率提供数据。而它的进口压力往往就是燃气销售企业输配气管网的实际运行压力，掌握其数据、各时间段的不均匀性与趋势，将有利于地区管网的规划、多气源管网各气源运行参数的设置，使燃气管网的规划、设计合理化、节约化、高效化。

3 结语

压力预警系统独立使用能有效对调压站工况进行监测，并能提供燃气管网运行情况的分析，使传统以抢修为主的事后被动管理模式转为以实时监控、及时维修为主的事前主动管理模式。不仅如此，作为一种信息化管理系统，它能很便利地与其它信息化系统衔接组合，如与用户端计量远传系统配合，能及时发现用户端的异常用气情况，判断表后管道与用气设备是否使用正常；同时还能起到“防窃气”的功能。如将该系统嵌入地理信息系统(GIS)中则能提升GIS的信息量和功能性。

随着互联网技术的发展和对各种系统的深化利用，做好燃气输配数据的采集，通过大数据分析，以实际数据为基础进行合理的燃气管网建设与输配气管理，必能极大地提升燃气企业的管理水平与经济效益。