柳勝

武漢市城市管理建設(shè)工程質(zhì)量安全中心

摘要：基于老舊燃?xì)庹{(diào)壓場站現(xiàn)代化升級(jí)的迫切需求，以武漢市沌口高中壓調(diào)壓站為對象，針對其存在的供能瓶頸、設(shè)備老化及智能化程度不足等問題，系統(tǒng)實(shí)施了工藝系統(tǒng)擴(kuò)能改造、智能化升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與形象提升等多維度‌協(xié)同改造‌。改造后調(diào)壓能力躍升至7.5×104 m³/h，并顯著提升了場站本質(zhì)安全水平、運(yùn)行效率和社會(huì)效益，為同類燃?xì)庹{(diào)壓場站的“改擴(kuò)建+智能化”協(xié)同升級(jí)提供了可復(fù)制的解決方案‌。

關(guān)鍵詞：天然氣；調(diào)壓站；安全隱患；智能化協(xié)同

沌口高中壓調(diào)壓站是川氣入漢工程首批投運(yùn)的天然氣調(diào)壓場站之一，已平穩(wěn)運(yùn)行20余載。隨著武漢市用氣量逐年攀升，該調(diào)壓站的供氣能力和技術(shù)水平已無法滿足當(dāng)前運(yùn)行需求。作為城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，其主要承擔(dān)壓力調(diào)節(jié)、流量分配和安全保障功能。智能化技術(shù)的快速發(fā)展為燃?xì)庑袠I(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了新的機(jī)遇。本文旨在研究燃?xì)庹{(diào)壓場站改擴(kuò)能與智能化協(xié)同提升的實(shí)施路徑，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供實(shí)踐參考。

1  問題分析

供應(yīng)能力不足及設(shè)施老化。2023年冬季供氣高峰期間，沌口高中壓調(diào)壓站實(shí)際運(yùn)行工況呈現(xiàn)顯著超負(fù)荷狀態(tài)，實(shí)測小時(shí)峰值流量達(dá)4.98×104‌ m³/h‌，遠(yuǎn)超出其設(shè)計(jì)處理能力2.3×104 m³/h。系統(tǒng)在滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，‌所有調(diào)壓支路均處于工作狀態(tài)且無備用冗余支路可供調(diào)度‌。設(shè)備長期服役導(dǎo)致老化加劇，加之原設(shè)計(jì)的冗余支路在動(dòng)態(tài)壓力平衡控制失效時(shí)，引起流量分配失衡和局部過載，進(jìn)而導(dǎo)致對應(yīng)支路濾芯過早堵塞及流量計(jì)測量精度漂移等問題。

智能化程度不夠。巡檢依賴人工，未能實(shí)現(xiàn)無人值守；關(guān)鍵工藝參數(shù)（壓力、流量）無法遠(yuǎn)程調(diào)控；自動(dòng)化水平低；安防系統(tǒng)功能單一，難以全面實(shí)時(shí)掌控場站安全狀態(tài)。

標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與形象需要提升。通過統(tǒng)一標(biāo)識(shí)、規(guī)范布局和現(xiàn)代化外觀改造，增強(qiáng)場站辨識(shí)度與運(yùn)行效率，保障城市燃?xì)獍踩��?#8204;

2  擴(kuò)能與智能化改造路徑

2.1  工藝系統(tǒng)更新擴(kuò)能改造

沌口高中壓調(diào)壓站原設(shè)計(jì)為“一開一備一預(yù)留”，單路流量1.15×104 m³/h，額定出站流量2.3×104 m³/h。鑒于實(shí)際運(yùn)行流量已遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，本次改造拆除原工藝設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)建。將‌進(jìn)站管道由DN 300擴(kuò)徑至DN 500，出站管道由DN 500擴(kuò)徑至DN 700‌。改造后設(shè)計(jì)規(guī)模提升至‌7.5×104 m³/h‌，其中：

‌漢陽支路：規(guī)模6×104 m³/h‌，配置‌3路并聯(lián)工藝支路（2用1備）‌，單路處理能力3×104 m³/h‌。

‌車都支路：規(guī)模‌1.5×104 m³/h‌，設(shè)1路‌6000 m³/h‌基礎(chǔ)支路，并與漢陽支路共用1條調(diào)壓備用支路。

‌系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)：通過智能閥門實(shí)現(xiàn)流量動(dòng)態(tài)調(diào)配。當(dāng)車都支路需求超過6000 m³/h時(shí)，備用支路自動(dòng)投入運(yùn)行；小流量支路作為應(yīng)急備用通道，確保供氣連續(xù)性。

沌口站接收高壓管道來氣，經(jīng)‌過濾、計(jì)量、調(diào)壓‌后進(jìn)入中壓管網(wǎng)向武漢城區(qū)供氣。為確保工藝系統(tǒng)安全，‌進(jìn)站、出站設(shè)置緊急切斷閥（ESD閥）‌；調(diào)壓‌前、后設(shè)置超壓安全放散裝置‌；站內(nèi)過濾、調(diào)壓等關(guān)鍵設(shè)備均配置備用路。工藝裝置區(qū)采用‌整體橇裝設(shè)計(jì)‌，橇內(nèi)主要設(shè)備包括過濾器、流量計(jì)、調(diào)壓器、閥門、絕緣接頭等。本次改造主要設(shè)備更新如下。

①調(diào)壓器。共設(shè)置調(diào)壓器‌4套‌：漢陽中壓支路‌2用1備‌，車都中壓支路‌1套‌。調(diào)壓裝置采用“‌主調(diào)壓器＋監(jiān)控調(diào)壓器＋超壓切斷閥”分體串聯(lián)組合形式。其中‌2套主調(diào)壓器采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥‌（具備調(diào)流功能），‌另2套采用自力式調(diào)壓器‌。

②流量計(jì)。選用‌計(jì)量精度高、量程比大‌的‌超聲波流量計(jì)‌。其優(yōu)勢包括：‌準(zhǔn)確度高‌、‌適用流量范圍寬‌；‌無壓力損失‌，節(jié)能；‌無運(yùn)動(dòng)部件‌，維護(hù)量小。

③過濾器。根據(jù)來氣相對潔凈及場地受限情況，選用‌立式過濾分離器‌，能‌高效去除‌天然氣中的固體顆粒及灰塵，保障計(jì)量、調(diào)壓等下游設(shè)備正常運(yùn)行。

④閥門。主工藝流程閥門采用‌操作簡便、密封性好‌的‌球閥‌；進(jìn)出站緊急切斷閥（ESD閥）配套‌電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)‌；進(jìn)出站及匯管上的安全放散閥采用‌靈敏度高且復(fù)位精準(zhǔn)‌的‌先導(dǎo)式安全閥‌，解決傳統(tǒng)彈簧閥關(guān)閉不嚴(yán)的問題；放空管線采用‌節(jié)流截止放空閥‌，其‌分離式結(jié)構(gòu)‌顯著提升密封性和耐用性；排污管線采用‌閥套式排污閥‌，通過‌硬軟雙質(zhì)密封面、浮動(dòng)閥座及平衡孔設(shè)計(jì)‌，實(shí)現(xiàn)‌耐沖蝕、可靠密封與長壽命‌。

2.2  智能化升級(jí)改造

改造前，沌口調(diào)壓站雖具備泄漏報(bào)警、緊急自動(dòng)切斷、數(shù)據(jù)采集等基本功能，但已無法滿足當(dāng)前智能、高效、安全運(yùn)行需求。本次改造的核心目標(biāo)是‌實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制，最終達(dá)到無人值守‌。

（1）站控系統(tǒng)。本工程設(shè)置一套‌站控系統(tǒng)（SCS）‌，實(shí)現(xiàn)對工藝裝置、輔助生產(chǎn)設(shè)施的‌集中監(jiān)視、控制和安全聯(lián)鎖保護(hù)‌，并對流程參數(shù)進(jìn)行‌顯示報(bào)警‌。在可能發(fā)生天然氣泄漏和火災(zāi)的區(qū)域，獨(dú)立設(shè)置‌火焰和氣體檢測報(bào)警系統(tǒng)（FGS），完成全場安全保護(hù)功能。SCS主要功能包括：

①上傳數(shù)據(jù)與接收指令。向上級(jí)調(diào)度室上傳工藝數(shù)據(jù)、報(bào)警信息，并預(yù)留調(diào)度室遠(yuǎn)程控制接口。

②‌人機(jī)交互（HMI）。提供站場運(yùn)行狀態(tài)、工藝流程、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的畫面顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)、記錄與打印。

③‌過程監(jiān)控‌。對溫度、壓力、流量及液位等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)。

④‌安全監(jiān)控。監(jiān)視工藝區(qū)和輔助區(qū)可燃?xì)怏w泄漏及火災(zāi)狀況。

（2）可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)。在工藝裝置區(qū)‌同時(shí)設(shè)置‌云臺(tái)掃描式激光可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)（覆蓋范圍廣）和催化燃燒式可燃?xì)怏w檢測報(bào)警系統(tǒng)（點(diǎn)式檢測）。該系統(tǒng)主要由探測器和報(bào)警控制器組成。在潛在泄漏點(diǎn)設(shè)置探測器，進(jìn)行連續(xù)檢測、顯示、報(bào)警，并將信號(hào)傳送至控制室的報(bào)警控制器。

（3）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。改造了火災(zāi)報(bào)警控制器‌集成聯(lián)動(dòng)功能，火災(zāi)時(shí)可自動(dòng)打開疏散通道上由門禁系統(tǒng)控制的門及電動(dòng)大門，并解除停車場出入口擋桿，保障消防及疏散通道暢通。

（4）集成安防系統(tǒng)。系統(tǒng)由‌工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)（CCTV）和‌周界報(bào)警系統(tǒng)‌組成。CCTV實(shí)現(xiàn)場站關(guān)鍵區(qū)域高清視頻全覆蓋、智能分析（如人員入侵、煙火識(shí)別）及錄像存儲(chǔ)；周界報(bào)警系統(tǒng)提供物理邊界防護(hù)。兩者數(shù)據(jù)均接入站控中心，顯著提升場站安全防范水平與遠(yuǎn)程監(jiān)管能力。

‌2.3  標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與形象提升

（1）分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)‌。在輔助用房屋面設(shè)置‌太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)‌，利用可再生能源降低場站運(yùn)營用電成本，減少碳排放。

（2）雨污分流與污水處理系統(tǒng)‌。針對原站無污水處理設(shè)施的問題，新建污水處理系統(tǒng)，采用‌雨污分流制‌，將生產(chǎn)排污水經(jīng)站內(nèi)新建污水管網(wǎng)收集后排至市政污水管網(wǎng)。

（3）標(biāo)準(zhǔn)化與形象提升。實(shí)施內(nèi)容包括‌場站大門及圍墻外觀改造、建筑裝修及外立面改造、站內(nèi)地坪翻新、裝置設(shè)備設(shè)施形象統(tǒng)一美化、管道標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)等‌。

3  實(shí)施效果與效益評(píng)估

技術(shù)指標(biāo)提升。改造后，沌口高中壓調(diào)壓站的關(guān)鍵指標(biāo)實(shí)現(xiàn)顯著提升，調(diào)壓能力從2.3×104 m³/h提升至7.5×104 m³/h，提升幅度226%；計(jì)量精度、壓力調(diào)節(jié)精度等指標(biāo)均有明顯改善，設(shè)備故障率和緊急事件處理時(shí)間顯著降低。

經(jīng)濟(jì)效益顯著。項(xiàng)目帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益，輸氣能力提升帶來新增供氣收入；計(jì)量精度提高減少供銷差損失；智能化無人值守降低人工維護(hù)與成本；光伏發(fā)電‌有效降低場站用電成本。

社會(huì)效益與環(huán)保效益突出。‌完善武漢市天然氣輸配系統(tǒng)‌，有效緩解壓力薄弱點(diǎn)冬季供氣不足問題；大幅‌提升供氣可靠性‌，保障工業(yè)用戶生產(chǎn)效率和居民生活用氣質(zhì)量；‌光伏系統(tǒng)‌助力二氧化碳減排；‌污水處理系統(tǒng)‌保護(hù)水體環(huán)境。項(xiàng)目符合國家環(huán)保政策和發(fā)展戰(zhàn)略，有力推動(dòng)燃?xì)庑袠I(yè)可持續(xù)發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4  結(jié)語

燃?xì)庹{(diào)壓場站通過‌工藝系統(tǒng)更新擴(kuò)能‌、‌智能化升級(jí)改造‌、‌標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與形象提升‌協(xié)同推進(jìn)的現(xiàn)代化改造路徑，有效‌解決了‌場站面臨的供能瓶頸、設(shè)備老化及安全隱患等問題，成功實(shí)現(xiàn)了調(diào)壓能力躍升‌、‌運(yùn)行效率優(yōu)化‌、‌安全防線加固‌與‌智能化水平顯著提升‌的綜合目標(biāo)。項(xiàng)目同時(shí)融入了‌綠色低碳理念‌（光伏、污水處理）和‌形象提升‌舉措，顯著增強(qiáng)了環(huán)保效益與社會(huì)形象，充分體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展理念。

沌口高中壓調(diào)壓站通過 “工藝擴(kuò)能+智能化升級(jí)+綠色賦能+標(biāo)準(zhǔn)煥新”四維協(xié)同改造‌，成功破解了老舊場站的供能瓶頸與智能化短板，為行業(yè)提供了可復(fù)制、可推廣的‌“改擴(kuò)建+智能化”發(fā)展范式，對推動(dòng)燃?xì)庑袠I(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要示范意義。

作者簡介：柳勝，1989年生，碩士研究生，市政工程中級(jí)工程師，主要從事燃?xì)鉄崃Α�橋梁維修等市政工程質(zhì)量安全監(jiān)督。聯(lián)系方式：18971637517，steel.liu@foxmail.com。