自动化技术在天然气管道输送过程中的应用

傅宣豪，罗云怀，周志昊(国家管网集团川气东送天然气管道有限公司，湖北 武汉 430001)

0 引言

天然气是我国当前主要使用的能源之一，在很大程度上促进了社会发展、加速了城市化进程，在工业领域、日常生活中均被广泛使用。与其他传统能源相比，天然气应用范围更广，也更加符合可持续发展观念。自天然气开采至天然气使用需要进行管道运输，将其自开采地输送至全国各地以满足区域发展需求，工程量大，且其中需要综合运用多项技术及设备[1]。科学技术的发展使得自动化技术在天然气管道运输中得到了大范围使用，但是其中仍存在技术水平不高、人员能力不足、设备更新不及时等问题，需要各方综合考虑问题发生原因并予以积极解决，提升天然气管道输送自动化技术，促使天然气运输业向智能化、现代化、系统化方向发展，在提升行业经济效益的同时获得更大社会效益。

1 天然气管道输送技术发展现状

1.1 天然气管道分类

1.1.1 集气管道

集气管道是连接集气站和气田井口的最关键部分，也是天然气管道运输的核心和基础，其主要目的就是统一收集开采的天然气并进行整理。需要注意的是，气井在未经特殊处理前有较高压力，因此在进行开采天然气过程中需要对集气管道的压力承受值以及管道半径予以合理控制，可承受压力值需在9.8 MPa 以上，管道半径需在25～75 mm 之间。

1.1.2 输气管道

输气管道是将处理后的气体自开采地输送至配气中心、储气仓库的主体，也是整个天然气输送过程中的主体，具有管道半径大、相关工作复杂程度高等特点。与集气管道相同，输气管道同样对压力承受值有所要求，中俄天然气管道是当前我国最大输气管道，其半径、压力承受值分别为1 422 mm、12 MPa，于2019 年投产。

1.1.3 配气管道

配气管道的最主要作用就是自调压中心将天然气输送至支线用户端，因此具有分支多、半径较小、布网稠密等特点，这就决定了其压力承受值相较于集气管道、输气管道更低，因此必须重视天然气输送安全的保障。当前，我国以《城镇燃气设计规范》为天然气输送的主要执行标准。

1.2 技术发展现状

1.2.1 国外技术现状

发达国家对天然气输送自动化技术的研究起步较早，其技术水平也更为先进，现已步入了发展新纪元。互联网信息技术的发展使得多项现代化技术迅猛发展，天然气输送自动化技术融入的技术愈发广泛和多元，也为天然气输送提供了强力技术支撑[2]。天然气输送自动化技术在输送环节有不可替代的作用，重视自动化技术的发展和完善将在很大程度上提升天然气运输效率及利用率，增强输送安全性，极大推动天然气开采业、运输业的发展创新。自动化技术有效连接了气田、输气及集气管网、用户，不仅提升了运输工作的系统性，且为天然气管道施工提供了更加及时、完整、准确的数据，提升了施工的安全性和灵活性。

1.2.2 我国技术应用现状

与发达国家相比我国自动化技术起步较晚，但是经过发展已经逐步赶上国际发展脚步，西气东输作为我国最大、最典型的天然气管道建设工程已向世人展示了我国自动化技术的迅猛发展[3]。另外，我国将卫星遥感技术、数字化管理技术充分融入至自动化技术发展过程中，技术能力和水平有了明显提升，自动化技术正朝着科学性、完整性方向发展。但是，我国幅员辽阔、气候及地理环境多样、资源分布不均、区域经济发展不平衡以及人口众多等都为天然气运输业的发展提高了难度。而天然气作为清洁能源已成为国家发展的主要依托能源之一，对其需求量剧增，在此背景下若想实现自动化技术的全面提升还需要各方积极配合，主动探索发展战略，稳步前行，为经济社会发展提供能源支撑。

2 提升天然气管道输送过程中自动化技术水平的策略

2.1 优化输送管道

天然气管道运输质量提升的最关键一步在于硬件的优化，输送管道的优化是天然气高质量、高效率运输的前提条件。相关工作者必须充分重视输送管道优化工作，如天然气运输管道内侧添加涂层以提高管道运输天然气的体积及安全性等[4]。另外还需要合理优化天然气管道分布，其中科学设计干线是关键工作内容，保证运输效率。目前而言欧洲是天然气管道运输自动化水平最高的地区，其管道密度相对而言也更高，不仅有效满足了国内天然气运输需求，还通过海底管道的铺设连接国际其他地区，提高了天然气行业发展质量。对此，我国要重视对硬件设备的优化，重视运输干线设计及架设工作上的优化，更快更好提升自动化技术水平。

2.2 综合运用现代化技术

天然气运输自动化技术水平的提升主要依托两项现代技术的融入：一是 GIS、卫星遥感技术；二是计算机仿真技术。GIS、卫星遥感技术的使用可以有效提升自动化管道管理水平，通过采集系统的健全有效传输和管理天然气运输相关数据，创新数据采集方式。同时通过GPS、GIS 等技术额使用构建完善、系统、集中的数字化管理体系，不仅能够做到节约成本、提升管理效率，还能实现计量精确度的提高和管理流程的优化[5]。模拟仿真技术则是以现代化信息技术为依托，通过数据模拟、实时数据传导等实现天然气公司的直观化技术管理，有效提高管道的自动管理效率，促进天然气运输业高质量发展。

2.3 加大软件系统开发力度

除输送管道等硬件设备的优化更新外，相关政府部门及企业还要将网络通讯系统、警报系统、手动治理系统、远程监控系统等软件系统的开发和完善作为重点工作内容，构建系统化管理网络，实现天然气运输的自动化管理[6]。软件系统开发和运输安全性息息相关，因此必须充分予以重视，不仅需要实现高质量人才的引入和专业研发能力的提高，还要将我国实际发展需求纳入考量，提升系统开发的可行性。

2.4 增加经济投入

天然气管道输送的各个环节都离不开大量资金的支持，因此经济的充足、合理投入是提升天然气管道输送过程中自动化技术水平的关键一步，能够为设备的更新、系统的维护和修整提供必要支持，以此保证软硬件的开发和更新[7]。另外，充足的资金投入也能够为专业人才引入提供支撑，提高职业吸引力，进一步提升人员准入门槛，吸引高新技术人才进入该行业。

2.5 充分吸取发达国家发展经验

与发达国家相比，我国天然气管道输送发展起步较晚，因此在自动化技术水平上仍存在不足，发达国家相对而言技术更为先进，且在实践经验方面也更加丰富[8]。因此，我国在进行天然气运输业发展时要注重国际市场的开拓，加大与发达国家的交流力度，在尊重我国发展实际的基础上充分吸收发达国家发展经验、引入国外先进系统软件。同时进行发展创新，不断提升自身技术能力，全面提高运输过程中的自动化技术水平。

3 结语

我国天然气运输自动化技术已经得到了一定程度的发展，逐步与国际接轨，部分技术甚至已经达到国际先进水平。但是不可否认的是，我国地理环境、资源分布、专业化团队建设等仍是给自动化技术发展带来了难度。相关部门及企业必须充分认识到自动化技术阻力以及解决措施，通过多种途径提升自动化技术水平，提升天然气行业的经济效益及社会效益。