1引言
目前我国城市天然气的调峰的方式可分为以下几种：（1）备用气源LNG(LiquefiedNaturalGas)、CNG(CompressedNaturalGas)等，在深圳燃气梅林LNG站，南通大众燃气开发区LNG站等就属于备用气源应急调峰站。备用气源的优点是调峰灵活，应对用气量突增，可以迅速的进行LNG的气化供应，防止因天然气的用量上升导致的管网压力下降而导致对居民和工业用户生产生活造成影响。备用气源的缺点是先期建设投资较大，需要有上游稳定的（LNG、CNG等)供应保证储备。并且，由于是用作备用应急调峰的气源，所以储备有限不能应对较长时间天然气供应紧张的情况。（2）利用地下储气，天津燃气通过开挖大型的地下储气井，其他或利用天然的山体洞穴进行储气，但存在的问题和备用气源一样，并且安全性和天然气存储的压力等级受储气井和洞穴的条件限制不能很高，所以地下储气的使用范围不是很广泛且局限性很大。（3）建设高压储罐，利用球罐将用气低谷时的天然气通过压缩机将气体充入球罐中。其特点要占用大量的场地以保证安全，由于使用了压缩机升压耗费大量的能源和人力以及维护成本，目前这种方式也逐渐被人们舍弃。（4）使用管道储气，这种方式如今被越来越多的燃气公司和管网公司所接收和使用。其特点是利用长距离管道自身的管容储气使得场地费用节省、设备费用节省、建设费用节省、人力投入节省、维护费用节省。四种方式比较，管道储气是最经济实惠最可靠高效的方式。随着我国天然气开发应用进程的不断加快，对天然气的使用进行合理的调控管理已成为重要的议事日程。同时管理技术手段也在日新月异，推陈出新。另一方面天然气作为国家重要的能源，在目前国际能源日趋紧张的情况下，有限制的、合理的使用天然气从长期发展来看已成为必然。
2远程调压系统
2.1远程调压系统特点
压力、流量控制系统的作用是保证输气管道能够安全、平稳、连续地为各下游用户供气。压力、流量控制系统可维持系统下游压力在工况所需的范围内，确保系统下游压力不超过设定的压力，又可限制系统下游的流量使其不超过允许值，避免由于分输流量过大对输气主干线造成不利影响。为实现以调压为主、同时限制输气流量的控制方案，提高系统的可靠性和稳定性，本文讨论的方案采用独立的控制器，结合流量、压力等参数，对输气管路进行压力调节、限流控制。在正常情况下，控制器和工作调压器处于调节状态，控制器和工作调压阀的作用是控制下游供气压力在规定的范围内。要实现调压为主、同时限制输气流量的控制方式，远方设定采用远程调压气动执行机构装置方案。1用1备（或2用1备）调压管路采用远方设定气动装置。由1个电动执行机构、两个电磁阀、1台控制器以及附属管路、阀门等组成的远程气动执行装置系统——即远程调压系统。
2.2远程调压系统功能和组成
远程调压远程压力控制系统的作用是保证输气管道能够安全、平稳、连续地为各下游用户供气。该系统可维持系统下游压力在工艺所需的范围内，确保系统下游压力不超过设定的压力，又可对下游压力在允许的压力范围内进行远程调节，从而实现有效分流。为很好地实现以调压为主、同时分流供气的控制方案，提高系统的可靠性和稳定性，本文方案讨论采用独立的控制器，结合压力等参数，对输气管路进行压力调节、分流控制。在通常情况下，控制器和工作调压器处于调节状态，控制器和工作调压器的作用是控制下游供气压力在规定的范围内。要实现调压为主、同时分流供气的控制方式，通常有2种途径：（1）远方设定采用防爆电机的方案；（2）远方设定采用电动装置方案。经过比较、分析，采用安全的气动执行机构，一用一备（或二用一备）调压管路采用1套远方设定气动装置——即由一个气包控制板、两个电磁阀、一台控制器以及附属管路、阀门等组成的远方设定气动装置系统。即远程调压系统。
2.3远程调压系统的调压精度
在远程调压系统应用中，其精度是指：在远程调压系统对调压器出口压力的可调范围内，远程调压气包压力稳定（或恒定）的情况下，在一定的流量范围内，不同的调压器存在不同的调压精度。对于reflux819调压器,远程调压系统的调压精度是指除调压器本身精度之外，每次调节压力(调节后压力设定值)的精度可达到调节量的1%。例如：调节压力（调压器出口压力）设定值为900Kpa，在经过远程调压系统调节后，实际出口压力应维持在（900-900*1%）Kpa与（900+900*1%）Kpa之间。即791Kpa与809Kpa之间。同时应实现除首次大于系统静压调节外，压力调节周期不大于5分钟。即从远程调压系统接到新设定值后到进入调节精度范围，并稳定，最多需要5分钟。
3工作原理
对工作调压器采用REFLUX819等可以使用导阀调节调压器的压力系统。在远程压力设定方案中，采用气控方案，将气包压力引入特制的远程调压导阀弹簧腔。通过控制2个电磁阀，不需要额外动力供电，只需设置一个气包，就可以在调压路中实现远程设定和控制、调节调压器的出口压力设定值。设定原理：通过一个电磁阀将上游入口压力气体导入气包中，气包中压力可经过一个压力预调器来设置，将气包中的气体引入到远程调压导阀的弹簧腔中，使得作用在远程调压导阀上调压器出口压力和弹簧力以及气包中的气体压力的共同作用，从而达到调节管道出口压力的目的。
4系统的主要设备组成
远程压力设定和控制，主要使用专用控制器、气包、微流阀、安全导阀、预调器、远程调压导阀等。远程调压系统设备主要分以下三个部分：
4.1远程调压气包及其辅助设备
（1）总进气开关阀。（2）微型过滤器。（3）调压导阀。（4）精密压力表。（5）进气开关阀。（6）手动进气开关阀。（7）进气电磁阀。（8）微流阀。（9）远程调压气包。（10）精密压力表。（11）手动排气开关阀。（12）远程调压气包安全导阀。（13）排气电磁阀。（14）微流阀。（15）远程调压气包压力变送器。（16）远程调压气包输出开关。
4.2调压器控制远程调压控制PLC模块及程序流程
远程调压系统由SCADA调度中心、通讯网络、和现场调压控制系统三部分组成。而现场调压控制系统主要由调压器，执行机构和PLC控制器三部分组成。PLC控制器选用SIEMENS的CPU314C-2DP与modbus协议转换模块鼎桥PB-B用于和远程SCADA中心通讯。远程调压系统远程控制操作是指通过管网调度中心，根据现场工况状态,远程发送下达控制指令到站控系统,然后经站控系统本地指挥远程调压系统工作。远程调压系统远程控制需要远程调压系统本身所有远程驱动设备完全就绪。同时远程通讯网络畅通，这样管网调度中心就能对现场工况数据做到实时监控和实时控制。当需要进行远程调流调压时，通过SCADA调度中心下发调压控制指令到远端的远程调压系统。而远程调压PLC控制系统在接到指令后立即做出判断，根据当前的工况在短时间内完成压力的调节过程。与此同时远程调压系统不断地将现场的数据通过有线或无线网络传回到SCADA调度中心。为调度中进行调度决策提供了重要的管网状态实时数据。程序运行模式为：开始进入模块参数初始化，如果是第一次上电初始时，所有参数设置为0，阀门模式为恒阀位控制模式防止上电初始化之后阀门出现误动，然后需要对控制参数进行设定，主要有：阀门阀位上下限限值设置（防止如果阀门在全开100%或全关0%状态动作时损坏阀门硬件），阀门粗调步进开度百分比%，阀门细调步进开度同样为百分比%，以及粗调和细调的压力和流量的范围（当前流量或压力值大于或小于设定的粗调或细调的流量或压力范围时会自动切换粗调和细调模式，并且细调范围值不得大于粗调范围）调节频率可根据现场实际需要进行设定默认为8s调节一次避免调节过于频繁对被控变量造成的波动。程序控制方式分为内控和外控两种，内控模式即为触摸屏控制，所有的参数设定调节模式的选择均在触摸屏上完成，外控为SCADA操作员在站控电脑或远程中心进行,无需现场人员值守。所有的压力流量数据均可通过PLC连接的PB-B转换的Modbus直接传到中心远程监控和操作。调节模式共有3种分别为：恒阀位调节，恒流量控制调节，恒压力控制调节。恒阀位调节模式：主要用于阀门初始动作调试，阀门检修等需要人工设定阀门开度的情况。恒压力控制模式：主要用于控制调压后压力在设定的压力值，避免下游天然气用量变化对压力造成的波动影响。恒流量控制模式：主要用于下流天然气流量的限定，避免流量超限。（如果当前模式为恒压力模式且流量反馈大于设定流量最大值时会自动切换为恒流量控制。同样如果当前模式为恒流量模式且调压后压力反馈大于或小于设定压力最大或最小值时会自动切换为恒压力控制）。最后程序将对气动阀门控制量数字量转换为AO信号输出到气动控制阀。触摸屏与SCADA中心的监控和参数设定，操作设定画面。
4.3远程调压系统的控制效果
根据现场的设定压力和控制效果的截图。可以从上面两图中看到，深蓝色的线条为设定的压力值，红色的线条为调压后压力值，这两条线基本上是贴合在一起的。可以观察到在中午12点，晚上的6点到7点和早上的6点由于是居民用户的用气高峰时段，将设定的出口压力升高，使得供气压力提升可以支持居民用户大量用气造成的管网的压力下降问题。同时实时监测的出口压力值随着设定的压力平稳的贴合运行，说明远程调压控制压力的方式是稳定而且可靠的。
5结论
通过本文对对压力远程控制控制系统技术应用的探讨，针对传统的PID算法中对快速运动目标跟踪鲁棒性不强，同时面对压力的实时波动PID很难迅速的进行稳定而且准确的控制。因为压力波动对于下游天然气居民用户而言会造成相当大的影响和后果。所以使用远程调压系统即可以集中控制分散在各个控制节点的远程调压系统减少驻站人员的配置和工作强度，又可以稳定，可靠，高效的对天然气站点的出口压力进行精确地实时调节。通过软件程序和硬件设备的结合，克服了PID等控制方式产生的超调和震荡问题。
作者：胡心舟 王伟
