天然气工业中电气自动化技术的运用

郭沙

[摘    要]我国是一个天然气资源丰富的大国，许多行业均采用天然气资源进行生产。为了切实提高天然气资源的运用效率，就需要将现代化的电气自动化等技术运用到该行业中，以此来辅助开展相应的生产、运输以及储存工作。基于此，对天然气工业中自动化技术的运用进行了系统性探究，希望能够对我国天然气资源的科学化运用提供帮助。

[关键词]天然气工业;电气自动化技术;运用

[中图分类号]TM76 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]China is a big country rich in natural gas resources， and many industries use natural gas resources for production.In order to effectively improve the application efficiency of natural gas resources， it is necessary to apply modern electrical automation technologies to the industry to assist in the corresponding production， transportation and storage work.Based on this， this paper systematically explores the application of automation technology in the natural gas industry， hoping to help the scientific application of natural gas resources in China.

[Keywords]natural gas industry; electrical automation technology; application

對于我国天然气行业来说，自动化技术的运用有着重要的意义，同时对于该行业相关生产设备的更新换代也有着重要的推动作用。通过自动化技术，天然气行业技术可以实现模拟信号到数字信号的转变，电气系统也能够更加系统化，拥有更高的集成度。因此，全面开发自动化技术，将是我国天然气行业未来发展的重要方向。

1 电气自动化技术在天然气工业中的作用

作为能源工业的重要组成部分，天然气工业自动化技术的发展有着重要的战略意义，通过自动化技术，相关人员可以对天然气工业的各个环节进行实时监控管理，信息参数的获取也更加快捷准确。一般来说，天然气工业系统包括生产、运输以及管理三个方面的内容，而在采用自动化技术的过程中，技术人员也需要结合这三方面内容的不同特点进行探究。具体来说，在天然气的生产阶段，可以在抽取地下天然气时，利用自动化技术实现对阀门等控制元件的智能化调控，从而保障抽取过程中流量和气压的稳定性;同时，技术人员也可以将自动化技术运用到天然气的脱水环节。该环节包含吸附、再生、冷却、等待四个部分，借助自动化技术，可以智能化调控该过程所使用的电路联动阀门，从而确保四个脱水步骤的流畅进行。此外，在这个过程中运用自动化技术还能够起到实时监控系统风险的作用，确保脱水过程的安全性。

安全性是将自动化技术运用到天然气工业中最为直观的特点。具体来说，运用自动化技术，可以有效地减少人工操作，从而为工作人员提供一个安全的工作环境，降低系统发生危险时的危害程度。同时，自动化技术还能够实现对系统电路的自动化控制和实时监控，及时收集系统运行过程中的异常数据，并且反馈给后台操作人员，切实提高天然气工业系统运行的可靠性。

我国天然气资源的分布呈现出典型的地域性，即西北地区蕴含大量的天然气资源，而主要的能源使用地区却集中在东部沿海地区，这就使得天然气资源的运输成为了一个关键问题，而在运输过程中出现大量的能源损耗需要引起有关人员的重视。一般来说，天然气的运输里程都在几千公里以上，由于运输管道沿途地理条件和气候特点的变化，往往会导致能源的运输效率降低。而在这个过程中利用好自动化技术，能够实现对运输全程的可视化监控，帮助管理者准确地了解管道全程的管压、流量等参数，并且通过对这些参数的分析及时调节运输状态，保障天然气运输过程的科学、高效。

由此可见，将电气自动化技术运用到天然气行业是十分必要的。相比于其他形式的能源，天然气资源具有许多自身独特的性质，而这些性质也导致了其生产、运输和管理环节必须同样具备相应的特殊性。在这种背景下，如果还只是采取传统的人工模式进行管理，不仅无法起到有效地管理效果，同时也难以与我国巨大的天然气行业规模相匹配。因此，利用好自动化技术，能够显著解决天然气生产、运输和管理过程中的相关问题，为我国天然气行业的整体发展打下一个坚实的基础。

2 电气自动化技术在天然气工业中应用的优点

2.1 控制天然气流量稳定

由于我国天然气资源整体存在着地域性特点，不同矿区的地形地貌千差万别，为此，必须结合天然气所在的区域采取相应的开采方式。利用电气自动化技术进行天然气开采，能够实现对开采系统的智能化控制，确保天然气气流的稳定性和安全性。此外，由于天然气的开采过程暴露于室外，因此需要面临一些极端天气、复杂环境的考验，这些极端的情况会在一定程度上影响到开采设备的使用寿命。相比于传统的开采设备，电气化自动技术可以实现对设备的实时监控，及时反馈设备的异常状况，无需技术人员进行高频率检修和维护，从而降低天然气开采过程的人工成本。

2.2 降低天然气工业系统管理难度

传统天然气工业的开采、运输、储存以及管理阶段都需要耗费大量的人力和物力，提高管理成本的同时，也很难起到有效的管理效果。而利用好电气自动化技术，管理人员就能够依托系统网络，科学灵活地对设备进行实时监控，并且结合天然气工业的发展状态实现对有关参数和阀门的远程控制，从而最大程度上降低天然气工业的管理难度。值得注意的是，为了做好这一方面的工作，相关技术人员必须提高自己的专业技能储备和职业素养。具体来说，要掌握良好的自动化技术操作能力，对天然气自动化工业设备的运行状况和运行环节有一个系统的认知;同时还要具有良好的现场判断和决断能力，保障生产设备能够一直处于稳定的运行状态。在这种操作背景下，技术人员可以实现对天然气工业全环节的稳定、精准监控，避免出现各种各样的人为错误。

3 电气自动化技术在天然气工业中的应用要点

3.1 生产阶段的重点

天然气生产阶段的重点是开发提升天然气开采效率的技术和方法，努力降低天然气开采的成本，同时做好对开采设备的维护、对工程技术人员人身安全的保障和对自然环境的保护。天然气的开采可以分为从地下抽取天然气以及对抽取后的天然气进行脫水两个阶段。第一个阶段对开采设备的负荷要求较大，这主要是由于开采的过程速率和压力参数较高，因此需要开采设备具有较高的安全系数和稳定性。为此，要在尽量控制成本的同时，选取稳定性和安全性能都较好的设备，确保天然气资源开采能够维持在一个连续的状态。而天然气开采的第二阶段对于设备的要求更高，其需要系统具有良好的人机交互功能，即技术人员需要实现对除水系统中不同阀门和开关的精准、及时控制。地下天然气在上升阶段的压力和流量不断变化，这种波动的状态需要技术人员对设备进行合理设计，确保其能够满足实时监控和反馈脱水过程中压力具体情况的要求。同时，该系统还必须具备准确灵敏的报警系统，一旦压力值超过系统的预设值，必须进行警报并且自动泄压，从而确保开采过程的正常运行和技术人员的人身安全。由此可见，在天然气工业系统当中，电气自动化技术必须确保开采系统、监控系统以及控制系统的科学性和灵活性，在保障开采过程顺利进行的同时，最大程度上确保系统的稳定性和安全性。另外，鉴于天然气在开采过程中温度较高的特点，必须提高对温度控制的重视，并且将其在电气自动化技术中体现出来。

3.2 运输环节的重点

我国广袤的国土导致我国出现天然气产地和消费地区相隔较远的情况。为了有效地解决这一问题，我国实施了“西气东输”等一系列重大工程，并且建立了一套规模较大的天然气运输网络，在这其中，电气自动化技术扮演了十分重要的角色。具体来说，电气自动化技术在这个过程中必须具备良好的参数。如，为了降低运输网络中相关器件的更换频次，降低运输网络的人工维护成本，必须确保控制系统中的各单元器件等具备良好环境耐受力，切实提高各个元器件的使用寿命，保障运输系统的安全稳定运行。又比如，由于天然气运输管道系统的长度较长，因此一般需要设置多级泵站来保障天然气运输过程中的压力和速度。而这些泵站所在的地区往往人迹罕至，为了确保泵站的质量和寿命，必须要求其能够在尽量少的人工维护频率下，可以最大程度上抵御各种不良的自然环境，如暴晒、雷击、高温、极寒、雨淋等，在最大程度上避免由于环境变化导致天然气运输过程出现故障。另外，由于天然气运输泵站不可避免地会出现故障问题，因此在设计时必须赋予泵站简单维护的特点。这主要是由于泵站所在区域人员较少，交通不便，较大的维修难度会提高维护成本。值得注意的是，电气自动化等技术的应用能够方便技术人员对泵站进行远程操控。在这个过程中，为了确保操控环节的科学性和高效性，控制系统的设计必须尽量简洁，能够实现人工检查，这能够在一定程度上降低技术人员学习的难度，从而避免在操作过程中由于技术问题而出现操作失误，同时也可以压缩培训过程的时间和成本，降低对天然气运输环节的资金投入。除此之外，为了借助电气自动化技术达到最大程度上降低人工操作步骤的目的，就需要确保总控室发出的各项指令在传达的过程中能够具备及时性和准确性的特点，同时电气控制系统能够实现对信息参数的稳定迅速传输，总控室也能够实现对各子系统反馈数据的及时处理和分析，并且及时下达科学合理的处理意见。由此可见，在电气自动化设计运输控制系统时，必须全面保障各硬件和软件的连贯性和稳定性，确保信息和数据能够在不同系统之间的稳定传输，并且一旦子系统发现有不法信号出现，可以第一时间采取紧急措施，从而确保整个系统的安全和稳定运行。

3.3 管理环节中的重点

要想在天然气工业管理过程中运用好电气自动化技术，必须做好以下几个方面的工作：

（1）最大程度简化天然气工业管理系统的中间环节，提高管理过程的稳定性和高效性。

（2）确保管理系统所涉及各个设备的安全性能都符合设计要求，在保障系统和设备稳定运行的同时切实保障好技术人员的人身安全。值得注意的是，电气自动化技术不仅具备天然气生产和运输的数据采集和管理功能，同时还能够结合天然气工业的实际状况对相应数据进行分析，并且为管理者的最终决策提供建议和参考。

（3）在天然气工业管理系统中，电气自动化技术还需要能够实现数据的双向传输，确保可以清晰地将有关数据在仪表中显示出来，确保控制电路的稳定和高效运行，全面提高其智能化程度。目前，一般要求电气自动化控制系统需要具备模块化的设计特点。这是由于模块化的设计能够保障元器件可以具有良好的通用性，进而实现大批量的生产，避免过高的设计成本，降低前期的资金消耗;同时，利用模块化设计搭建的控制系统可以提高系统在运行过程中的安全性和稳定性，而这也可以为系统的智能化判断过程提供一个良好的保障。

（4）天然气工业管理系统还需要依托电气自动化技术，实现对大批量数据的集中处理。通过这种方式，管理人员可以切实提高管理效率，如果系统在运行过程中出现突发状况，管理人员还可以借助电器自动化技术实现对目标信息的备份，管理过程能够更加科学、稳定。

（5）管理人员还必须对天然气工业设备进行定期维护，而这也能体现出模块化设计的优势。即可以切实降低维护过程的难度，节约技术人员的维修用时，系统较大的损伤也可以通过简单的更换模块来进行解决。技术人员还可以将一些监测排查装置安装到模块化系统中，使得系统可以具备检测不法分子网络入侵的功能，提高系统的整体安全性能。

4 结语

在天然气工业系统中应用电气自动化技术，是目前能源工业发展的重要趋势，全面提高电气自动化技术的运用程度，可以实现对整个系统的实时监控和远程控制，提高天然气生产、运输和管理环节的科学性、智能性和高效性，同时也可以为天然气工业的整体发展和从业人员的人身安全做好保障。为此，天然气工业从业人员必须结合天然气在生产、运输以及管理过程中的相应特点，积极开发更加匹配、更加先进的自动化专业技术;并且从业人员也必须加强对自身专业技能和职业素养的建设，确保能够实现对自动化控制系统的良好控制，掌握科学处理各种突发状况的能力，助力天然气工业的持续发展。

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