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解析在天然气工业中应用电气自动化技术的影响

2020-02-25 127 上传者：管理员

摘要：天然气在我国的能源结构中占有举足轻重的地位。虽然我国有着丰富的天然气储量，但随着经济的迅猛发展，能源消耗过快问题日趋严重。为了提升天然气整体的运用效率，只有在天然气工业中应用现代化的电气自动化技术，通过电气自动化辅助管理生产、运输与使用来做到节能减排。基于此，本文对电气自动化技术在天然气工业中的应用进行了详尽的分析和探讨，旨在给我国天然气工业发的展提供有益指导。

关键词：
发展
天然气工业
应用
电气自动化技术
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1、引言

电气自动化技术在天然气工业中应用，对我国的天然气产业发展具有重大的意义，对于我国电气自动化设备发展也具备强大的促进作用。通过采用数字信号取代原有的模拟信号，设计和生产具有更高集成度的电气系统，是未来用于天然气产业的电气自动化技术的发展方向，将为我国天然气产业的进一步发展提供重要的支持。

2、电气自动化技术在天然气工业中的作用

电气自动化技术在包括天然气工业在内的众多能源工业中均有广泛使用，它在天然气工业系统中可以起到信息收集处理、智能决策控制、测控技术、自动化管理、安全预警、系统监控等多重作用。在天然气工业系统中，主要分为生产、运输、管理三个部分，因此应用于天然气工业的电气自动化技术也以这三个部分为中心进行设计和使用。在天然气的生产过程中主要需要经过抽气、脱水这两个阶段，在从地下抽取天然气的时候，可以运用电气自动化技术来对生产进行智能化控制与自动调控阀门等控制元件来辅助进行天然气稳流、稳压，使天然气开采过程更加安全稳定。

在从地下抽取天然气之后便是对天然气的脱水部分，天然气的脱水部分主要分为吸附、再生、冷却、等待等四个主要阶段，天然气的脱水阶段主要使用电气自动化技术来对电路联动阀门进行控制，并且实现流程的自动运行，对系统运行过程中出现的错误和危险进行监控、报警和保护。电气自动化技术在天然气工业中的应用能够在尽量减少人员配置的情况下，更好的保护系统安全运行，能够有效地保证现场人员的人身和工作环境的安全，使生产更加流畅和有序。在实际运用中，系统中所设计使用的电路与安装的电子元件等具有自动保护功能，在系统运行过程中能够自动进行控制，整个天然气工业电气自动化控制系统能够自动的收集和整理数据，并时刻向系统控制者进行反馈，为系统管理者调控系统运行提供依据。

我国的天然气绝大多数都是分布在西北，而天然气能源消耗主要在我国的东部地区，这导致对天然气的运输成了我国天然气工业中最重要的环节之一，同时也是最耗资源的部分。天然气运输往往要经过上千公里才能到用户处，在复杂的天然气传输和分配的过程中，应用电气自动化技术可以帮助天然气运输管理者更加高效地对天然气传输线进行管控，管理者能够时刻了解运输过程中管道内的压力、流量等数据，通过对实时数据的分析能够更加高效地管控天然气运输过程，从而实现更加高效地天然气供给，为社会发展提供更加强大的助力。

电气自动化技术在天然气工业中有着广阔的应用前景，电气自动化技术在天然气工业中的各类应用为社会创造了很大价值，但是天然气的性质与一般能源相比具有更多的特性。天然气的使用、天然气的管理和运输与天然气的特性息息相关，如果仍采用人工监测难以满足我国规模巨大的天然气工业规模，电气自动化技术则可以解决人工、稳定性等难题，从而促进我国天然气工业健康发展。

3、电气自动化技术在天然气工业中应用的优点

3.1 控制天然气流量稳定

我国天然气资源所在地形变化多端，因此天然气的开采方式需要根据天然气所在底层情况进行选取。随着电气自动化技术在天然气工业各个环节的充分应用，电控阀门开始由智能系统来进行一般控制，能够使天然气流量更加稳定。当天然气设备位于室外时，需要面对条件较为恶劣的自然环境，温度、极端天气、环境的复杂性都导致设备需要面对更多的考验，甚至会影响设备的使用寿命，而具备电气自动化功能的设备能够自我监控自身运行状态，免除需要人员进行高频次检查的需要，为天然气工业设备运行提供方法和手段。

3.2 降低天然气工业系统管理难度

在天然气工业中，无论是生产阶段、运输阶段还是使用阶段，传统的控制和监控手段都有许多的缺点，往往消耗了很大的人力和精力也不能做到对完整系统的监控和控制。运用电气自动化技术手段之后，管理人员能够通过系统网络方便地获得系统中任意受控位置的设备工作状态，这样管理人员就能够根据需要来对系统的各类参数、阀门开闭进行统一和远程的调整。

其中需要天然气工业管理从业人员具备一定的专业能力与专业素养，一方面要具备专业化的自动化操作能力，另一方面要具备通过监控和数据即能判断现场状态的能力，了解和掌握天然气工业设备运行和运用特点，这样就可以通过对天然气工业设备的使用降低对人力资源的数量上的需求而转变为质量上的要求，当管理人员更加专业和集中，对于整个天然气工业系统的控制就会更加精准，也更能避免人为原因造成的错误。

4、电气自动化技术在天然气工业中的应用要点

4.1 生产阶段的重点

在天然气的生产阶段，其生产中要关注的重点问题便是在提高天然气开采效率的同时降低天然气开采的成本，并且在开采过程中要兼顾安全性且兼顾对环境的保护，降低对自然环境的不良影响。天然气开采阶段主要分为从地下抽取天然气和对开采的天然气进行脱水，在从地下将天然气开采至地面的过程中，机器负荷非常大，开采的方式多涉及高速和高压，这对设备的安全系数和稳定性就提出了更高的要求，在保证设备安全、稳定的同时尽量少地进行维护以保证持续生产，降低天然气开采成本，并且使天然气的供给更加稳定。

对天然气进行除水的阶段，一系列的除水和控制设备需要建立良好的人机交互界面，控制系统对于除水硬件系统中各类阀门的流量和开闭控制需要精准又迅速，由于在开采过程中地下天然气上升阶段压力无法稳定且波动较大，在这种工作条件下，既要求设备具备良好的质量并进行合理的设计，同时监控系统要对天然气开采过程中的压力进行及时监控和反馈，报警系统要准确且灵敏，当压力异常超出天然气开采系统的承受范围则要及时自动泄压以保证系统内压力不超过系统承受极限值。

因此在整个天然气开采系统中开采设备、监控系统、控制单元的工作能力都要保证一定冗余，保证天然气开采过程的稳定和安全，必要时能够进行人工干预。此外，天然气从地下开采之时往往温度较高，因此天然气的开采阶段也要注重对温度的控制和干预，使天然气开采过程其温度不超出工艺设定的温度范围。

4.2 运输环节的重点

我国的天然气田往往分布在西部地区和海上，而天然气的消费地区则分布在东部人口密集的地域，天然气的运输距离较远，我国为此建立了庞大的天然气输送网络，在天然气运输过程中电气自动化技术发挥了举足轻重的作用，其地位十分突出。在天然气远距离运输过程中，电气自动化控制系统所使用的电路和组成系统的元器件需要具备足够的耐久能力，整个天然气运输系统以及其中所使用的元器件都要保证足够的使用寿命，因为庞大的天然气运输网络需要尽可能地降低零件更换频次，从而降低系统的使用和维护成本。

在数千千米的管道系统中，为了保持天然气的传输速度和压力需要多级泵站来为天然气的输送进行接力，这些泵站许多都设立在人烟稀少的地区，这就要求这些泵站能够在低频次的维护条件下能够应对各类恶劣的自然环境条件，这些偏远地区的泵站要能够抵抗日照、雨淋、高温、寒冷等极端天气，并且还需要在雷暴、电磁干扰等条件下稳定工作，尽可能地降低因为外界环境变化出现运转错误的情况的。并且在这些泵站还需要具备维护简单的特点，因此它们多在交通不便的地区，维护方式复杂的话无疑会大大提高维护成本和维护难度。这些泵站需要在远程操控的条件下进行工作，他们的系统要尽可能的简单可靠，控制方法要简单易学，并且控制过程中要控制系统要能对人工操作进行检查，对出现的错误操作能够做到适当提醒，一方面是为了通过降低操作复杂程度来减少人为操作出现的错误，另一方面是为了通过降低操作难度来降低人员培训所需要付出的时间和经济成本，从而进一步通过降低对人力资源的需求来降低天然气运输这个整体的运营成本。

在天然气运输系统当中，能够通过运用电气自动化技术来实现自动控制的单元要避免使用人工操作，以实现无人值守，这对总控室对控制站点指令传输的准确性和及时性提出了更高要求，系统控制网络的数据传输能力要稳定且迅速，中心控制系统要能够高效的处理各子系统提供的系统运行数据，控制系统要能够快速地对系统整体和单体的运行状态进行判断并下达指令使其调整。所以在整个控制系统中要进行通化设计，系统对硬件、网络及软件的稳定性要求很高，并且子系统只可以识别和接受预先设定的网络控制室发出的讯号，当出现非法信号时要能够进行报警且保证控制网络的安全。

4.3 管理环节中的重点

天然气工业管理系统对于电气化技术的运用有多方面的要求：首先，天然气工业管理系统中的中间环节要尽可能的简略，具备相当的稳定性；其次，设备的安全系数要高，既保证工作人员的人身安全，又能使设备和系统安全运行。在天然气工业的管理阶段当中，电气自动化技术不仅可以对系统中生产、运输的数据进行采集和管理，还要具备对系统数据进行分析并根据实际需求提供建议的能力，帮助系统控制者进行决策。

电气自动化技术应用于天然气工业的管理阶段时，要具备数据双向传输的能力，在仪表中对数据的显示更加清晰，控制电路更加准确高效，当在控制系统中使用网络技术后，在系统控制的智能化和高效性上能够得到有效的提升。在电气自动化控制系统当中，要对控制系统的组成元件进行模块化设计，因为模块化设计可以是元件具备更好的通用性，从而通过大量生产和使用来降低控制系统的搭建成本，并且搭建控制系统的模块在进行设计时要针对硬件可靠性和安全性进行针对性的提升，还要使系统具备一定的智能判断功能，在保证系统稳定的同时提升自动化水平。

为了提高整个控制系统的扁平程度，天然气工业中使用的控制系统要具备处理大量信息的功能，在系统正常运转的时候，这项设计能够保证控制系统具备更好的可靠性和高效性，当出现突发事件时，系统可以处理大流量的信息传输，为管理人员提供适当备份需求，为系统的管理者和控制者提供有价值的信息和数据。天然气工业设备需要进行日常的维护，对系统硬件进行模块化设计可以降低整个控制系统的综合维护难度，并且在发现问题时可以通过更换模块的方式来进行快速维修。模块化设计能够使设备具备更好的拓展性，可以在天然气管理设备中加装监测排查装置，这类装置要能够防止网络入侵，维护系统安全。

5、结语

电子自动化技术在天然气工业中的应用是一大趋势，不仅可以实现远程监控、无人化操作、自动化调节，节省了大量的人力物力，有利于节约成本；还可以提升网络应用效率，便于大量数据的存储与传输。在天然气工业的执行环节中，电气自动化技术的应用简化了原有的操作流程，在解放劳动力的同时还极大地提升了操作中的安全性。总之，电气自动化技术在天然气工业中的充分应用，对于天然气工业的发展具有重要意义。

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