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目前，我國管道系統的復雜度在逐漸提升，對于長輸管道而言，管道沿線的情況也較為復雜，受到管道內外環境的影響，其出現安全風險問題的概率也相對較大。管道沿線附件設施的數量相對較多，部分附件設施如果采用人為控制，則容易出現誤差問題，且需要的人力資源相對較多，對于人員的技能要求也相對較高，提高管線的自動化水平，有助于保障管道運行的高效性以及安全性[1]。目前，我國在管道自動化領域已經取得了較大進步，為了推動自動化水平的進一步提高，有必要對自動化技術的應用現狀及未來發展趨勢進行深入研究。
1.1自動控制技術現狀
目前，我國的長輸管道引進了SCADA系統，該系統的引入使得管道的自動化水平得到了逐漸提升，但是通過對該系統進行分析發現，其功能并不完善，在使用該系統的過程中，可以對管道的運行參數進行全面的采集，可以對管道進行自動管理以及監控，對于管道沿線的場站而言，可以實現無人值守的功能，進而使得人力資源的需求量降低，同時，還可以降低人員的工作強度，最終推動管道領域的進一步發展。事實上，由于管道運行過程中的安全影響因素相對較多，因此，管道運行對于技術的要求也相對較高[2]。
1.2儀表系統的選擇及應用
儀表系統的使用對于管道的自動化運行十分重要，各種類型的儀表主要可以對管道相關參數進行采集，通過數據分析的方式，可以提高管道安全運行的效果，同時，也可以為管道調控提供數據支持。流量計是儀表系統的重要組成部分，常見的流量計可以分為3種類型，分別是孔板流量計、超聲波流量計以及渦輪流量計，通過使用各種類型的流量計，可以對管道的輸氣量進行計量。在使用流量計的過程中，需要定期進行全面的維護以及管理，使得流量計處于高效的運行狀態，降低流量監測的誤差。對于超聲波流量計而言，其使用的精度相對較高，且維修量相對較少，計量的誤差范圍相對較寬，可以應用到長輸管道流量監控以及場站流量監控等多種領域。通過對能源計量領域進行研究發現，流量計量過程中容易出現交易爭端問題，因此，我國已經開始對能量計量法進行全面的研究，與流量計量法相比，能量計量法的科學度相對較高[3]。除了需要對流量進行監控以外，還需要對管道運行的壓力進行全面的監控，通過壓力監控的方式，可以了解管道運行的壓力信息，以便對管道壓力進行全面的調節，在保障輸送效率的前提下，全面提高管道運行的安全性，這也是防止管道出現泄漏的重要措施。隨著管道長度的不斷增加，管道出入口位置處的壓力差距相對較大，對出入口位置處的流量以及壓力進行合理的管理，可以保障管道長期處于穩定運行狀態。壓縮機是管道沿線十分重要的設備，壓縮機的主要作用就是提高能源的輸送壓力，管道的長度越長，則管道沿線需要的壓縮機數量越多，由于壓縮機使用過程中對于能源的需求量相對較高，因此，引入節能型的壓縮機也十分關鍵，該種類型的壓縮機在使用過程中，可以避免介質溫度和壓力出現較大的變化，進而防止介質在管道內產生水合物，水合物的出現會引發管道堵塞問題，最終對能源的輸送效率產生嚴重影響。壓力和流量的調節不但可以提高管道運輸的安全性，還可以保障下游能源供給的穩定性，最終滿足用戶對能源的需求。泄漏是管道運行過程中常見的風險問題，在出現泄漏問題以后，天然氣濃度將會不斷提升，在濃度達到爆炸極限以后，出現火災爆炸問題的概率相對較高，管道泄漏問題不但會對管道沿線的環境產生嚴重的破壞，還可能引發人員傷亡問題，因此，對管道泄漏問題進行全面的監控也十分關鍵。氣體分析儀是泄漏監測的關鍵儀器，該儀器主要應用在管道沿線的場站中，在場站中天然氣的濃度達到一定的數值以后，系統將會發出報警，工作人員可以對場站進行全面的檢查，及時發現系統泄漏問題。在管道運行的過程中，也需要對介質的質量進行全面的檢查。質量檢查主要指的是對介質的組成成分進行監測，在線氣相色譜分析儀屬于重要的質量檢查設備，該設備可以對介質的組分進行全面的分析[4]。通過對管道安全風險進行分析發現，腐蝕是威脅管道安全性的重要因素，因此，管道沿線需要設置一定數量的陰保系統，該系統主要是從電化學的角度出發，對管道進行全面的保護，在陰保系統使用的過程中，如果其參數出現較大的變化，則會引發陰保失效問題，因此，也需要對陰保系統的參數進行全面的監測。在引入自控系統以后，也可以對陰保系統的參數進行全面的采集，對參數進行合理的分析，在陰保系統運行參數出現問題以后，可以對陰保系統進行合理的調節，使得陰保系統充分發揮自身作用。
1.3SCADA系統的應用
在使用SCADA系統的過程中，可以對管道系統運行的參數進行實時采集，在對參數進行全面分析的基礎上，可以通過調度中心的計算機對管道運行的整體情況進行調節，該系統與終端設備以及通信系統配合使用，才能使得其作用得到充分發揮。另一方面，通過數據分析的方式也可以發現管道沿線存在的泄漏問題，對于長輸管道而言，其運行的穩定性相對較強，相關參數并不會出現較大的波動。數據分析就是查看溫度、壓力以及流量等參數的變化情況，通過使用流動方程以及能量方程，對管道沿線的泄漏問題進行識別，該泄漏監測方法在使用的過程中也需要與SCADA系統進行連接，SCADA系統采集的相關參數需要傳輸到泄漏監測系統中。對于調控中心而言，主要是通過使用計算機網絡對管道系統進行控制以及調節，調控中心采用了三級調控方案。一級調控系統屬于中心控制系統，可以對整個管道系統的運行進行監督，同時，還可以對管道沿線的場站進行合理的控制。二級調控系統的控制權限主要由調度中心決定，該調控系統屬于場站控制級別，可以發揮場站控制的效果。三級調控系統屬于就地控制系統，主要是對管道運行過程中的故障問題進行監控，在管道系統出現風險問題以后，可以采取合理的應急措施，以此保障管道運行的安全性。
2長輸天然氣管道自動化技術應用基礎
2.1構建硬件管理組織結構
硬件設施是保障管道運行自動化的重要基礎，因此對硬件設施進行合理的完善十分關鍵。在對硬件系統進行完善的過程中，需要對管道自動化的功能進行全面分析，對硬件系統的結構進行全面的優化。同時，還需要盡可能提高硬件設施的先進性，硬件設施是數據采集質量和傳輸質量的重要保障。由于硬件設施的投入需要大量的資金，因此，硬件設施的完善以及升級需要考慮功能以及資金投入等多種類型的因素，最終實現管道運行最優化的目的。
2.2完善軟件程序管理系統
管道沿線的硬件設施需要在軟件系統的控制下才能合理的運行，因此，需要對軟件系統進行合理的構建，在軟件系統構建的過程中，需要對管道進行合理的區域劃分，分別構建不同區域的軟件系統，然后對不同的軟件系統進行合理的組合，可以提高軟件系統整體的完善性。軟件系統主要由不同的子系統構成，可以對管道的相關參數進行采集，各個子系統采集的參數將會反饋到總管理系統中。通過對軟件系統進行合理的劃分，有利于提高軟件系統的維護工作。
3長輸天然氣管道自動化發展趨勢研究
3.1管道結構優化
為了全面提高管道的自動化水平，需要對傳統的管道系統進行合理的優化，通過管道系統優化的方式，可以防止出現管道控制不合理的問題，在進行管道系統優化的過程中，需要對管線的排布模式進行合理的分析，逐漸淘汰管道沿線較為陳舊的設備，對硬件設備進行全面的更新以及升級。事實上，管道系統優化的主要目的就是提高自動化系統的傳輸性能，使得數據的傳輸質量以及傳輸效率得到進一步的提升，系統的優化工作需要以提高管道系統的運行效率以及運行安全為前提。
3.2創新自動化技術
目前，我國大多數管道運行自動化技術都是從國外引進，未來需要加大在該領域的自主研究，雖然發達國家的相關技術較為先進，但是由于我國的地理情況相對較為復雜，引進的先進技術并不一定滿足我國管道運行的需求。由于管道自動化領域涉及的學科內容相對較多，因此，在進行自主研究以及創新的過程中，管道管理公司需要與科研院所建立合作關系，通過多方合作的方式，推動自動化領域技術的全面發展。
3.3提高軟件性能
軟件系統對于自動化控制而言十分重要，因此，需要進一步提高軟件系統的性能，在構建完善的自動化程序以后，除了可以滿足指令控制的需求以外，自動化系統還可以根據管道輸送的任務要求，對管道運行參數進行自我優化，這是提高管道運行效率的關鍵所在。在實現傳輸自動化的過程中，需要盡可能提高通信系統的先進性，提高數據傳輸的效率以及安全性，在我國管網系統復雜性提升的前提下，通訊網絡的復雜性也在提升，這對于通信系統提出了更高的要求。3.4引進先進經驗及技術在進行自動化系統建設的過程中，需要汲取發達國家的先進經驗，盡管我國管道與國外管道之間存在一定的差異，但是在引進先進經驗以后，可以對國外的系統進行合理的改進，使其更加滿足我國管道運行的需求，通過該措施可以縮短自動化系統構建所需要的時間，系統使用過程中的穩定性也可以得到一定的提升。
4結束語
綜上所述，提高自動化水平是我國天然氣長輸管道未來的重要發展趨勢，盡管在引入SCADA系統以及儀表系統以后，管道的自動化水平已經得到了全面的提升，但是距離實現全面的自動化仍然存在一定的差距，因此，需要對自動化領域的相關技術進行全面的創新，引進先進的自動化系統建設經驗，推動我國管道輸送領域的進一步發展。
參考文獻
[1]劉朋.天然氣長輸管道國產SCADA軟件發展現狀及展望[J].石油化工自動化，2016，52（2）：7-10.
[2]周巍，繆全誠.關于長輸天然氣管道數字化無人值守站場建設的探索[J].管理科學與工程，2021，10（2）：183-187.
[3]邢建芬.天然氣長輸管線的自動化現狀及發展前景[J].儀器儀表用戶，2012，19（6）：10-14.
[4]張文喆，呂慕昊，黃天相.長輸天然氣管線自動化現狀及發展趨勢[J].化工設計通訊，2019，45（9）：37-38.
作者:萬宇彪 單位:江西省天然氣集團有限公司管道分公司