管道控制系统（共12篇）
管道控制系统 篇1
施工进度管理是项目管理的重要方面。一个EPC (Engineering, Procurement and Construction) 项目在实施过程中, 最关心的要素有三个, 及质量、成本、和进度。在中国-哈萨克斯坦天然气管道项目建设中, 对于进度的要求更为突出。尤其在现阶段, 前期的初设、详设已经结束, 大宗采办合同多数已完成的情况下, 年底建成单线并通气, 2010年中完成双线贯通的工期压力集中体现在了施工管理上来了。为了顺利的完成工作目标, 该项目建立起了信息系统对施工进度进行控制, 对项目建设起了十分重要的作用。
1 国际EPC项目施工进度控制系统发展现状
针对EPC项目施工进度控制, 国际上已经建立了一整套方法、理论和技术手段, 并应用于EPC项目管理之中。现行的系统除了国内外工程建设公司自主研发的系统外, 主要使用的软件是P3/6。上世纪90年代初期, 随着我国涉外项目、国际合作、国际工程承包等逐渐增多, P3逐渐为我国的工程管理人员所了解, 并引入到各行业工程项目管理工作中, 成为知名的工程项目进度管理软件。
在中哈气管道项目中, p3软件也得到了一定的应用。尤其是项目的PMC (咨询公司) , 也就是ILF公司, 在p3软件的使用上, 有许多建树。 (该公司也参加了国内三峡工程的建设, 是在EPC项目的咨询领域国际知名的公司。)
Primavera的特点:适用于时间顺序的活动排列, 纵向:活动工序, 横向:时间工期。
P3 (Primavera Project Planner) 软件是由美国Primavera公司研发的工程项目管理专用软件, 它主要面向项目管理的进度和资源方面, 同时进行费用分析, 在输入各作业的工期、开工时间、作业间逻辑关系等基本数据后, 经过计算得出该项目的关键线路和非关键线路的自由时差, 通过控制、管理资源及资源平衡得出合理的施工进度, 并在实际施工中进行动态跟踪, 适时更新进度。其主要特点如下。
(1) 能根据工程施工实际, 迅速计算工程最终完工日期, 以便及时预测合同目标执行情况, 提请及时采取有效措施。
(2) 能全面反映各分项工程 (作业) 的工期、资源投入、费用指标及工程施工过程中的停工时段、重大事件记录等。
(3) 能进行过程跟踪和快速修改, 它采用不同标符和不同颜色标出工程 (作业) 的计划和完成情况, 当需要修改优化时可在原计划上直接操作, 并快速编制出各个方案, 最后通过比较选出优化方案。
(4) 能对成本进行动态管理, 它利用资源成本荷载 (Resource Cost Loading) 、资金流 (Cash Flow) 、成本控制 (Cost Control) 和单价及费率 (Unite&Rates) 等一系列图表, 分析资源成本的配置量, 并评估其是否合理。
应该承认P3管理软件的功能非常强大, 它可运用表格和图示两种方式提供70多种标准报告, 利用这些报告, 可对工程进行全面的管理和科学的评估分析。
但是, 由于中哈项目管道项目的特点, p3软件一方面不能充分发挥其作用, 另一方面, 也不能完全满足项目建设的要求。
虽然管道建设的工序很多, 但作为业主, 项目对于施工主要关心工序包括以下内容。
扫线 (ROW) , 运管 (Transportation) , 焊接 (Wel ding) , 无损检测 (NDT) , 防腐 (C oating) , 挖沟 (Trenching) , 下沟 (Lowering-in) , 回填 (Backfilling) , 通球测径 (Calibration) , 水压试验 (Hydrostatic test) 等十几道工序, 根据项目进展不同的阶段, 公司决策层的关注点会有所不同。而在生产过程中的“分工序”则主要是在EPC承包商那里进行管理, 这样Primavera的可以管理成千上万道工序的优势并没有得到发挥。
另外, 由于Primavera软件的使用相对比较复杂, 软件项目实施周期较长, 在中哈项目紧张施工, 项目人员来自各地的情况下, 人员的专项培训不能及时跟上, P3的许多功能没有充分发挥, 只相当与Excel或者Project在使用。
同时, Primavera在某些方面, 还不能满足项目需要, 比如:无形象直观的进度显示, 尤其是没有和管道沿线的地理信息结合起来;无法实现分段控制, 将计划、实际完成工程量数据落实到相应的工作单元、机组等;无法应对实际变化多端的执行过程, 如机组调动, 施工方向改变等情况不能跟踪和反映出来;对实际工程情况的反映不完整, 如征地等因素不是施工的工序, 但对施工有着重大的影响, 在Primavera中体现不出来。
2 解决方案
中哈天然气管道合资公司建立了一套适用于长输天然气管道建设的国际EPC管理信息系统 (SMART) , 解决了P3/P6的不足。该系统以B/S架构为基础, 方便分布各处的用户登录该系统。其中, 施工进度控制模块是该系统的核心内容, 主要包括以下几点。
2.1 建立基础信息库
基本信息:机组代码、项目生命周期等。
横向信息:线路长度、里程碑比例、分层画出沿线设施 (阀室、地质条件、高程线、站场等图形) 。
纵向信息:工序。
第三纬信息:段落、施工方向。
容错:可增加删除机组;可改变施工方向、段落分配、增加或删除工序。
2.2 计划操作
对每道工序分段落按照计划时间、实际时间和不同计划曲线计算计划完成工程量, 并按照施工方向对应线路里程图形化显示长度。
容错:可在执行中对某一工序段落变化、方向变化、计划曲线变化、计划时间变化而重新排列计划。
2.3 实际数量完成输入操作
在对应的线路里程段落处输入累计完成量、并对该完成量赋予完成者 (具体机组) 、完成方向, 并按照施工方向对应线路里程图形化显示长度。
容错:考虑实际情况, 既可以输入日工作量, 也可以输入累计量;考虑输入值的校正, 比如添加、修改工序;修改累计值;修改完成方向等情况。
2.4 图形化优势
根据输入项目生命周期中的任意一天, 获得计划与实际量图形化、数据化对比, 达到直观清楚。
图形界面可Zoom In或Zoom Out来集中或梗概地浏览某段或整体完成情况。
2.5 数据查询
根据输入项目生命周期中的任意数天, 可获得各工序实际数量和图形化, 以方便进行对比;根据输入项目生命周期中的任意一天, 可获得计划与实际数量;可查询任意段落各工序完成情况和图形化, 以方便进行对比;可查询任意机组按照不同的时间段各工序完成情况和图形化, 以方便进行对比;可快捷查询某工序某天在任意段落各机组的完成量。
2.6 数据处理
可按月、周、日为时间周期计算某工序计划和完成数量, 周期内速度和累计速度, 并根据不同的速度预测完成时间, 并根据指令完成时间和不同的计划曲线计算未来周期内应该完成的数量, 以指导生产。
可对某一段落在某一数据日期各工序完成量进行分析, 并预测该段落各工序完成的时间, 以指导生产。
2.7 数据流向 (如图1)
通过对P3/6不足的改进, SMART系统对国际EPC项目管理的施工进度控制得到了良好的应用, 尤其是对长输管线施工进度控制。
通过施工控制系统的应用, 每天各主要工序的完成情况都汇总到”SMART”系统中去, 并通过公司的邮件系统, 发送给公司各部门员工, 公司领导层, 相应的承包商, 以及总部机关等, 使得相关的人员可以及时的掌握施工进度的信息。该系统输出的基于地理信息、施工机组信息、施工工序信息的横道图比通常的基于工序和工期的横道图更为直观, 也更加实用。
虽然管道施工控制系统还是一个比较新的系统, 还在不断的完善当中, 但是它已经生产实践中得到了良好的应用, 产生了巨大的效益。随着中哈管道项目的发展, 对于系统的不断完善, 管道施工控制系统将不断成熟, 并应用在更多的管道EPC项目中去。
附:中国-哈萨克斯坦天然气管道项目简介。
中哈天然气管道项目是中石油中亚天然气管道有限公司的两大项目之一。该项目负责建设从乌哈边境到中国境内的霍尔果斯全程1304公里的天然气管线。该管线双线分沟铺设, 直径1067毫米, 计划2009年底单线通气, 2010年中双线建成, 2012年后将每年向中国输送300亿立方米的天然气并保持30年。
管道控制系统 篇2
姓名：李本高
单位: 邯郸华达市政建设工程有限公司 序号：104号
随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，管道燃气逐渐成为人们日常生活重要的一部分，如何确保管道燃气安全运行成为一个重要的问题，尽管燃气是一种洁净资源，但是一旦发生泄漏，极易导致出现各类的事故。因此，要确保管道燃气的安全(即燃气管道工程的质量)，才能更好的保证人民群众更加便捷、更加安全地使用管道燃气。但是燃气管道工程的质量又受到管道燃气工程自身特点所决定的。因此，要做好成本质量的有效管理，必须从实际出发，客观分析管道燃气工程的设计特点和适用特性，才能有针对性做到有效的管道燃气工程的管理。
1、燃气管道工程建设管理
根据我们近几年的施工经验来看，由于单位专业人员有限，有时从事燃气施工技术管理工作的人员素质不高，技术管理工作不到位，给燃气管道工程的施工带来一些问题，如技术标准不明确，施工记录、竣工验收不健全。因此，必须从设计、施工、验收全过程进行质量管理。⑴设计
工程项目设计是根据建设工程的要求，对工程项目所需的技术、经济、资源、环境等进行综合分析和证，编制工程项目设计文件的活动。而工程项目的质量目标和水平，需要通过设计加以具体化。设计在技术上是否可行、工艺是否先进、经济是否合理、设备是否配套、结构是否安全可靠等，都将决定工程项目建成后的功能和使用价值，以及工程实体的质量。搞好项目设计阶段的质量控制，对于控制整个工程项目的质量、进度和投资都有重要的意义。对于管道燃气工程来说，设计质量控制的核心是在满足业主需求的前提下，确保工程设计的质量，注意以下几点： ⑵ 施工
施工阶段质量控制工作我们可以从采取三步走：事前控制、事中控制和事后控制
⑴事前控制：严格审查施工单位的资质要重点审查施工单位是否具有管道燃气工程的施工能力，同时应综合考核施工企业的建设业绩、人员素质、管理水平、技术装备和企业信誉等，确保为工程质量打下良好的基础。⑵事中控制：施工过程质量控制主要是能过控制影响工程质量各种因素：如人、材料、设备、施工工艺、施工环境等，来达到确保工程质量的目标。
⑶事后控制：工程竣工资料的收集和整理归档工程竣工资料管理工作是工程建设过程中不可或缺的一项重要工作，是一项系统工程。要保证工程竣工资料完、准确、系统、齐全、真实地记录和反映施工及验收的全过程，就必须不断加强建设单位、监理和施工单位的管理水平，从而为建设一流工程项目提供资料方面的保证。如现场技术交底、图纸会审，设计变更文件、施工作业记录（焊接记录、天气情况、日期、作业人员等），各项报验单及签证单等，按规定格式装订成册等竣工验收后进行整理归档，以便于今后的查找和可追溯性。⑶ 竣工验收
竣工验收是工程建设的最后一个阶段，同时也是保障工程质量的重要手段，它包括工程质量的中间验收和工程竣工验收两个方面。通过对工程建设中的施工质量验收，从过程控制和终端把关两个方面进行工程的质量控制。为保证验收质量，工程验收应严格执行规范的要求和标准。
⑴燃气管道工程项目竣工质量验收的依据主要包括：国家和有关部门颁发的施工规范、上级主管部门的有关竣工验收的文件和规定、施工图纸等。
⑵燃气管道工程项目竣工验收的要求应符合设计文件和合同约定的各项施工内容，审查竣工资料与施工现场进行实地检查相结合。2 工程质量控制
从管理上设立质量管理部门（建设单位现场代表）参与质量管理，通过对“人、机、料、法、环”等各种因素的有效控制，确保工程建设质量，通过采取相应组织、经济、技术等措施，有效保证工程质量。
影响因素控制
人员：搞好施工质量管理，人是决定的因素。人是直接参与施工的组织者、指挥者和操作者，人是质量的创造者，质量控制必须以人为核心，调动人的积极性、创造性，增强人的责任感，树立“质量第一”的观念，提高人的素质。工程建设的全过程，如项目的规划、决策、勘察、设计和施工，都是通过人来完成的，所以人员素质是影响工程质量的一个重要因素。因此，必须加强对工程参与者的质量意识的教育，使参加施工管理的员工都懂得质量管理工作的重要性，杜绝施工过程中出现违规行为。如一些特殊工种施工人员如焊工、电工、高空作业等人员的资质是否符合规范要求，施工作业必须持证上岗。从施工图审查（现场勘察）、会审、技术交底、施工质量检查（关键工艺环节）、隐蔽项目旁站监督、管道测量、工程量核对、竣工资料审核、工程验收等与监理单位双管齐下，进行层层把关。
机具：生产机具是提高生产劳动效率重要手段，也是直接影响工程施工质量的重要因素。工程用机具设备其产品质量优劣，直接影响工程使用功能质量。施工机具设备的类型是否符合工程施工特点，性能是否先进稳定，操作是否方便安全等，都将会影响工程项目的质量。
工艺：工艺的控制主要是审核质量管理体系是否完善、安全管理体系是否完善，以及审核各工序的施工方法及检查标准是否具有针对性，尤其要注意检验标准是否符合国家强制性标准。大力推进采用新技术、新工艺、新方法，不断提高工艺技术水平，是保证工程质量稳定提高的重要因素。
环境：环境条件是指对工程质量特性起重要作用的环境因素，主要包括：工程技术环境，工程作业环境，工程管理环境，周边环境等 4个条件。环境条件往往对工程质量产生特定的影响。加强环境管理，改进作业条件，把握好技术环境，辅以必要的措施，是控制环境对质量影响的重要保证。质量控制措施
组织措施
质量控制不单单由施工单位完成，还有质量监管部门、建设单位监理单位共周参与监督和管理，并制定了符合监管方对施工单位现场管理的相关制度和检查表，如《隐蔽工程质量检查记录表》《户内工程质量检查记录表》《整改单》《停工令》《工程验收单》等。对于监管方来说，如何进行质量控制，需要建立质量管理体系和质量管理制度，主要把握一下几个方面措施：
⑴严格审查施工单位的相关条件，承担天然气管道施工单位必须有相应的压力管道安装许可证，工程施工承包的资质等级及相应健全的质量管理体系。
⑵检查相关人员的持证上岗，材料设备是否与设计相符，施工组织方案是否完善等。
⑶对关键工序、隐蔽工程等进行现场检查评定，如：管道焊接、钢管防腐、管道敷设、管沟回填等。
⑷监管方应在施工过程中进行交叉监管，加大监管的力度，并采取高于高家质量验收规范的企业标准进行管理。如提高钢管焊口拍片比例、将PE管热熔焊接翻边切边检查为100%等。
⑸建设工程质量管理检查制度，采取定期、不定期、抽查、旁站进行质量控制，对违返质量规定的要求返工或整改，严格落实整改后进行复查。经济措施
⑴为有效地控制燃气工程建设的质量、进度、成本，确保施工安全，加强对工程的资料和合同的管理；明确各类违规作业及违反质量、安全、进度及成本的相关条款及相关负责。
⑵根据国家有关规范和建设单位工程管理制度，可制定燃气工程建设处罚办法。如：针对安装单位违规情况可视情节严重分进行分类，即一般、较严重、严重。工程以具体项目为单位，凡施工单位违反处罚办法中的条款则由项目监督负责人根据违规情节进行处罚，并发书面通知给安装单位，安装单位若有异议，则务必在 24 小时内向工程部负责人申诉，否则视同处罚生效，安装单位必须在接到通知的3天内持通知书到公司财务部缴纳罚款。否则将加倍处罚并视情况可以取消与安装单位签订的施工合同并且因违规条款所造成的一切损失都由安装公司承担。
⑶当然有罚就要有奖，施工单位在施工过程中没有发生质量问题，在工程验收中完全合格而且工程质量达到优良，可根据实际情况按合同总额的比例进行奖励，以起到鼓舞作用。
技术措施
⑴组织向工程质量控制参与人员（管理人员、作业人员）宣传和贯彻有关的标准、规范。尤其对新技术、新材料、新工艺的有关标准、规范宣贯。
⑵完善施工作业记录，对主体工程的设备、管线、控制系统及辅助工程的安装施工，认真填写施工记录(含检查施工单位的施工记录)，如 PE 焊接记录：工程名称、管材型号、规格、品牌、焊接压力、焊接时间、焊接人员、技术参数等内容。
⑶定期组织工程协调会和监理例会，根据施工的检查情况和现场发现的技术问题，由各方面的技术人员参加，进行专题讨论，制定或修订施工方案。
⑷开发和建立工程管理软件系统和SGADA 系统。
⑸从近几年的施工经验来看，我认为建设工程质量评价体系，通过质量评价能够得到一个可比较的结果，从而能够更好的实现工程质量控制管理的目标，也便于对各个工程以及各施工单位进行横向比较，按照评优系统，为优胜劣汰提供科学依据。
油气管道施工的质量控制讨论 篇3
摘 要：管道建设工程作为油田工程建设的重要组成部分，在管道工程中有大量的资金投入，为了保证能源的供应，必须要加强油田管道施工质量的控制，进行严格监控，本文将就油田管道施工中存在的问题进行探讨并提出能够提高工程施工质量的具体措施，从而来实现降低成本实现社会能源安全。
关键词：油气管道；质量控制
1 油田管道工程施工质量的重要性
经济的快速发展对于能源的需求也越来越大，我国的油田管道工程也进入了一个快速发展的时期，管道工程的发展对管道工程的质量也提出了更高的要求，油田管道工程建设也进入了一个全新的阶段，在油田管道的整个建设过程中对管道施工要进行全程的监督和完善，对管道工程的施工质量也要严格控制，这样才能够实现工程的全面管理，资源的及时供应以及油田管道的正常使用基础就是油田管道工程的质量控制，在油田管道工程质量的监控和完善中能够对工程质量提供保障，从而延长管道的使用年限，减少维修量，减少或者杜绝安全事故的发展，资源的有效供应能够促进社会的稳定发展，所以油田管道的施工质量控制尤为重要，需要在施工全过程中进行控制和监督。
2 油田管道工程施工质量的影响因素
2.1 材料因素。石油管道的施工安装需要很多不同种类的材料，如果对施工现场的材料管理有松懈不够严格，容易引发管道的很多质量问题。加强材料的质量控制是提高工程质量的关键因素和重要保证。
2.2 员工因素。人员因素在管道施工过程中的影响是不可忽略的，在管道工程建设施工中，人员是组织者、管理者和施工者，对于施工质量的影响尤为重要，人作为项目建设的主体，人员素质直接影响着管道质量，包括焊接、工程管理、质量达标等，所以说人员因素是油田管道工程质量控制中的关键因素之一。
2.3 机械因素。在现代油田管道施工机械化的基础上施工机械是管道施工的重要物质基础，机械设备的质量对于管道施工的进度以及质量都有影响，机械设备作为工程中的必备设备就显得尤为重要，机械化作业能够很大程度的提高工程项目的工作效率，具体到机械设备的选择就需要根据不同工程中的工程特点和要求进行科学的选择和配套使用。
2.4 安排管理因素。在油田管道施工工程中，管理中质量控制中奖惩机制没有一个完善的标准。很大程度上忽视工作的质量标准；比如说在管道焊接工序作业中，对完成焊口的质量关注较少，进度和质量的关系处理不够完善。另外管理方法是否经济合理，直接影响工程质量控制目标的顺利实现。其中的方法因素包括了整个管道施工建设过程中所包含的工艺流程、技术方案和施工组织设计等。
2.5 环境因素。在众多的质量影响因素中环境因素是影响管道工程质量的客观因素，其中影响工程质量的环境因素包括有工程作业环境、工程管理环境、工程技术环境等，在质量控制中都应充分考虑，做到综合适应，油田管道工程施工中必须结合工程特点和现场条件，及时的采取主动、有效的措施来进行控制环境影响。
3 提高油田管道工程施工质量的具体措施
3.1 合理的施工方案。合理的方案在管道工程施工中是一个基础性的前提，首先必须要根据具体的工程结构要求以及工程具体地质情况和环境情况进行勘察和分析，科学的方案需要从技术上、组织上、人员上、成本上进行综合的制定和完善，通过科学的研究定性分析后评价，根据勘察结果和评价结果进行方案的确定，方案的科学性直接关系着整个工程的工程质量、工程效率和工程成本，具体的就需要根据不同工程的实际情况和负责企业的具体情况选择合理先进的施工工艺，确定最佳施工方案，对于施工组织不断平衡和完善，从而保证最终的工作效率以及工作质量。
3.2 提高人员素质。人员作为工程中的能动因素对于工程的质量有着直接的关系，如何调动工作人员的积极性保障工程的快速高质的完成是一个不可忽视的因素，首先我们应该以人为核心，对于工程参与人员的素质和行为都要提出明确的要求，在人员的管理中不可死板，要充分发挥工程参与人员的创造性，从而为整个工程的质量打好基础，由于工程技术的日益更新就需要工程管理人员的素质和知识储备要及时更新，这就需要在工程中对于施工技术人员要定期组织技能培训和交流，管理人员也要不断的提高自身管理能力，了解施工综合状况，从而保障整个油田管道工程的高效有序进行，技术培训、管理规范对于人员的队伍素质都是一个保障，加强人员的管理对于质量控制和管理来说是一个良好的基础，另外在工程中要制定奖惩制度，根据不同工程的具体人员参与情况酌情制定，根据不同职位的岗位要求制定，从而提高所有工作人员的积极性，为工程效率和质量作保障。
3.3 对施工过程开展质量控制。做到严格标准，控制好管道标识，针对施工中需要的特殊材料，需要标明其中焊接日期、焊口编号等来保证安装过程中的正确条理。保证焊接的质量和验收标准的限制和规范，严格控制焊接质量，施工人员需要对天气状况、焊接材料、管口的组对、等因素这些方面做出重点控制。对于合金钢管，现场质量控制的难度较大，更要加强质量管理。
3.4 全面质量管理模式。控制覆盖好整个工程施工作业体系的每一道工序、每一个环节的质量，要进行全方位、全过程和全员参与的质量管理，即实施全面质量管理方法。避免设计问题对施工质量的影响。将责任制度落实，及时发现施工质量管理体系中存在的问题和隐患，在管道工程施工质量控制管理中要不断的结合社会的发展积极运用现代管理的思想和方法，多采用新技术发展人才战略。从整体上将工程施工质量提到更高更完善的水平。
3.5 質量精细化管理。随着经济和社会的快速发展，传统的粗放式管理已经不能适应当代的工程要求，精细化管理逐渐提上日程，精细化管理的实施首先就是对于员工的精细化施工意识进行培养，根据不同的工程情况综合考虑整个工程施工的多方面因素来选择机械设备，对于材料要严格控制，避免出现浪费或者残缺现象，管理过程应该贯穿整个工程，由于油田管道施工多是在室外进行，要对环境的影响做到防范并严加控制。通过管理的不断精细化保障工程的质量。
3.6 施工材料设备的质量控制。材料在施工过程中也是一个基础性的影响因素，材料一旦出现问题将直接影响到整个工程的质量，材料和设备的选择受到多方面的制约，这就对材料的选购环节提出了要求，在材料的选购过程中工作人员要根据工程的具体要求严格选择，采购完成之后还要科学储存，避免因为储存问题造成材料的损耗，在管道施工中只有材料和配件等质量得到保障才能保障整个管道的施工质量。
4 结语
对于油田天然气的工程建设而言，工程质量十分重要，尤其是油田天然气管道的建设，我们应不断分析影响油田管道施工质量的因素，解决和完善现有的漏洞加快施工质量控制体系的建立与完善，为资源的顺利输送、社会的不断发展做出贡献。
参考文献：
[1]李宗伦.浅谈如何加强长输油气管道施工过程中的质量控制[J].中国化工贸易，2015（1）：52-52.
[2]吴亭村，肖亦海，吴玉国，等.油气管道施工工程的控制与管理[J].辽宁化工，2007，36（4）：272-275.
[3]尤春锦.试论如何做好油田长输管道施工的质量控制[J].科技创新与应用，2014（11）：74-74.
燃气管道阀门加装远程控制系统 篇4
1.1 方案提出
天津滨海中油燃气公司建设的天然气高压管线, 起点位于津南区咸水沽镇, 终止于宁河县芦台镇。管径为ф610mm, 沿途共设置干线阀门6台, 支线阀门17台, 全部为手动阀门, 一旦管线某一部段出现紧急故障, 急需立即切断相应的阀门时, 由于阀门状态为手动操作, 因此需安排人员去现场进行关断, 操作人员从接到报警至现场关断阀门至少需要50分钟, 这样既增加了事故的危险性, 又对管线安全造成极大的伤害。
为此, 对燃气管道阀门的全程状态监控显得尤为重要。提出可将原有手动阀门改装为自动阀门, 同时增加远程控制单元, 当出现事故报警情况时, 可第一时间在监控室远程将阀门切断, 这样从接到报警到阀门被切断只需要2分钟以下, 大大降低了事故的反应时间, 提高了事故的应急处理能力, 保障了燃气管线输气的安全可靠性。
1.2 技术难点
管道手动阀门增加电动装置, 需要交流电源的引入, 由于我公司83公里燃气管线沿途经过基本为荒郊、农田, 交流电源无法引入, 因此所有设备的供电问题是一个技术难点。
二、系统的总体设计
阀门远程控制系统安装于咸水沽站监控中心, 以工控PC机作为上位机, 采用串行异步通讯协议, 以此形成SCADA (数据采集与监控) 系统, 利用GPRS数据通讯方式同各阀门站 (下位机) PLC进行通讯, 将各阀门站点数据上传到监控中心, 由监控中心远程控制各阀门状态。系统对阀门的监控能实现就地控制和远程控制两种控制方式。
系统控制过程流程为:传感器将测得信号通过屏蔽信号电缆传送到A/D转换模块的输入端, 经过A/D转换模块转换后存入指定的数据寄存器供PLC读取。PLC将数据通过GPRS无限传输至监控中心供系统处理, 完成一次数据采集过程。系统控制信号当为就地控制方式时由操作者通过阀门站控制箱内的按钮直接控制;当为远程控制时则由监控中心发出, PLC接收到信号后通过输出端口控制智能驱动装置使阀门动作。燃气管线监控系统硬件组成示意图如图1所示。
2.1 上位机设计
系统上位机安装于咸水沽站的控制中心, 硬件选用研华工控机IPC-6718V, 性能稳定, 大大缩短了系统的开发周期。上位机软件采用VB语言来设计, 便于实现用户需求的各种监控功能。上位机软件包括系统安全模块、系统通信参数设定模块、数据库模块和阀门控制模块等几个部分。上位机软件不仅实现了阀门控制功能, 而且充分考虑了作为一个控制软件所需要的系统安全以及数据库操作。其中, 阀门控制模块是上位机软件的核心, 可实现上位机对多台PLC控制装置的远程集中监控。最后到监控中心供系统处理, 完成一次数据采集过程。
2.1 下位机设计
下位机设计包括:硬件设计及软件结构设计。
2.1.1 硬件设计
硬件设计包括:主控单元模块、数据采集及控制接口模块、人机接口模块、数据通讯模块、电源模块。
2.1.1.1 主控单元模块
主控制模块是整个下位机的核心, 由PLC的最小系统构成, 协调其他四个模块工作, RTU实时采集阀门的状态完成对下位机的控制功能。
2.1.1.2 数据采集及控制接口模块
此部分是下位机控制系统的输入、输出部分, 主要完成阀门各种报警信号、开度的采集, 对阀门开、关、停的控制等, 在数据采集电路中, 除了采集基本的运行状态外, 还增加了电机缺相、转矩越限、电机过热、熔断器损坏、行程开关到位、紧急制动状态等大量的信号采集点, 提高了下位机的监控能力。阀门中的采集信号和控制信号多数为强电信号, 为了使单片机系统免受影响, 在电路中采用了光电隔离装置, 增加了系统的可靠性。
2.1.1.3 人机接口模块
对阀门的运行除了可通过上位机远程控制外, 还保留了现场控制功能, 这主要通过现场手操器完成, 它是下位机中的人机接口模块。选用DFDA系列智能型带伺服放大器的后备操作器, 由键盘和数码管显示电路组成, 内部带伺服放大器, 可输出正转、反转控制信号, 直接驱动阀门操作。具有自动跟随输入值进行控制出输 (模拟量或开关量输出) , 可实现手动/自动无扰切换。用3A/240VAC继电器作驱动部件, 可驱动各种规格口径的执行器。
2.1.1.4 数据通讯模块
由于GPRS无线网络覆盖广, 维护成本低, 技术成熟, 稳定性强等特点, 因此计算机PC与PLC之间采用GPRS无线通讯方式进行通讯, 提高无线通讯的抗干扰能力, 确保阀门远程控制系统数据传输的安全稳定。
2.1.1.5 电源模块
由于管道周边地区基本为荒郊、农田, 交流电源无法引入, 因此选用太阳能装置为设备供电, 从而解决了这一技术难点。
选用多晶体硅太阳能电池, 其能够高效地将太阳能转换为电能。多晶体硅由于其原材料要求相对宽松, 生产效率高, 成本相对较低, 是世界上发展得最快的一种太阳电池。在国际市场上, 已经成为硅基太阳电池的主流产品。
在阳光充足的时候, 太阳能电池板实时的将太阳能转换为电能, 并将转换的电能一部分用于现场设备的供电, 一部分存储入专用电池。当阴天或夜晚时, 存储在专用电池内的电源供给现场设备的供电。
2.1.2下位机软件设计
下位机软件主要完成阀门的状态和故障的采集、阀门开度采集、执行开、关、停阀门的动作和通讯功能。
2.1.2.1 主程序的设计
下位机软件的主要工作是采集阀门的信号、控制阀门运动以及响应上位机的请求或命令。下位机系统初始化后进入主程序循环, 为了准确采集阀门开度和避免误报警, 对输入信号都进行了简单的数字滤波, 下位机对这些信号综合分析后, 根据开度要求控制阀门的开、关、停动作。下位机具有现场控制、远程控制两种控制方式, 可由现场开关来区分, 在这两种控制方式下, 下位机都可以根据上位机的要求进行运行数据的上传。所不同的是, 在现场控制时, 操作者在现场用手操器进行控制, 这时上位机对下位机只能监视, 不能控制;远程控制时, 下位机通过分析上位机命令来对阀门进行控制。
2.1.2.2 中断服务程序的设计
当上位机向下位机发出数据请求或命令时, 下位机就会进入中断服务程序。在进入中断服务程序后, 首先进行现场保护, 然后读取中断寄存器, 分析是哪种中断并置相应的标志位, 如果是接收中断, 则置接收数据标志并读取数据, 然后释放缓存, 最后恢复现场, 中断返回。
三、结束语
通过对燃气管道阀门加装远程控制系统, 极大改善了管道阀门控制不到位、监管不利的现状, 大大提高了操作人员对阀门的可控性, 可在第一时间消除安全隐患, 大大降低了事故的反应时间, 提高了事故的应急处理能力, 保障了燃气管线输气的安全可靠性。
长输油气管道安全预警系统 篇5
长输油气管道安全预警系统
摘要：新疆阿拉山口--独山子原油输送管道(简称阿独线)是哈萨克斯坦--中国原油管道中国境内部分.阿独线起自新疆的阿拉山口首(泵)站,经托托中间加热站,止于新疆独山子末站.通过此管道,进口原油从阿拉山口输往独山子石化总厂.管道全长246km,设有10座线路截断阀室(其中2座RTU阀室),2座阴保站,于206月投产.作 者：孙祥林 冯卫 任培奎 作者单位：期 刊：现代职业安全 Journal：MODERN OCCUPATIONAL SAFETY年，卷(期)：2010,“”(3)分类号：
管道控制系统 篇6
关键词：压力管道;质量控制;工作;措施
纵观压力管道施工全过程，管道安装焊接无疑是其中的一个重要环节，它直接决定了整个工程的质量，意义重大。鉴于压力管道安装焊接施工的重要性，客观上就要求我们在施工过程中要严谨施工，科学的做好工艺编制，以过硬的技术和态度来保证其质量。
1.影响因素分析
结合施工实践来看，影响压力管道安装焊接质量的因素主要可以概括为以下三个方面：
1.1工作人员。焊工的综合素质，以及焊接人员的施工工艺水平的高低和态度都将直接影响工程的质量。
1.2焊接工艺。工艺主要包括了对相关专业设备、原材料的质量要求;以及施工方法的选择和最终确定，坡口的加工质量都对压力管道安装焊接质量起着决定性影响。
1.3焊接条件。施工现场的温度以及湿度等客观环境条件，对工程质量也有一定的影响。
2.控制要点
2.1压力管道安装焊接前的控制要点
2.1.1对焊工的要求
压力管道安装焊接施工是一项专业性非常强的工作，要求具体工作人员要有很强的专业施工技术。此外，还要求焊工有认真负责的工作态度。
2.1.2对设备的要求
焊接设备的性能一定要达到能够满足工程施工的标准;此外，需要特别注意的一个环节是，对于设备上主要用于测量电流和电压仪器表的精确可靠，这些设备能够有效的控制测量的误差，对于施工作业有不可替代的作用。
2.1.3坡口的加工和清理
在施工实践中，对于坡口的加工我们一般采用的是等离子和氧乙块等加工处理方法。在做好了坡口加工工作过后，还要全方位的对坡口进行处理，处理的内容根据实际情况而定，一般来说主要包括清理坡口的油污以及影响接头质量的杂质清理干净。
2.2焊接过程中的控制要点
2.2.1对焊接材料质量的现场控制
对于施工单位来说，对于施工材料的管理必须有一套科学、系统的管理体系，最大限度的保证压力管道安装焊接施工中所使用的每一项焊接材料都能符合国家相关要求以及满足工程的实际需求。
其次，在焊接材料的储存方面，必须设立专门的仓库，以防止不必要的破坏，影响材料的质量。
再者，对于材料的实际使用过程中，要严格材料的编号、规格、型号等内容，防止在材料的使用过程中出现选择的错误。需要提到的一点是，在材料的最终确定使用前，还必须全面对材料进行检查，检查的内容主要包括其表面是否存在锈蚀、油污等杂质，如果有应该进行适当的处理或者替换。
2.2.2工序间材料的质量控制
在压力管道安装焊接施工的过程中，根据实际需要，有一些材料是必须经过专业处理过后才能正式投入使用;在这个环节中，各个工序之间做好合理的防护处理以及交接检查，避免焊接材料在施工过程中产生污染，影响工程的进度和质量，客观上增加施工成本。
2.2.3焊接工艺评定中的控制要点
在压力管道安装焊接施工工程全面完工后，应该进行工艺评定。焊接工艺评定的主要组成人员主要来自于施工单位内部的相关技术人员。评价中的控制要点。
（1）专业技术工作人员以设计图纸为基本参照，综合考虑施工现场的实际情况，进而制造出一个科学的焊接工艺指导书。
（2）施工开始前，相关的工作人员要对焊接材料、工艺等各因素进行技术交底，这样是为了一线焊接施工人员能够按照技术指标进行施工作业，保障施工的科学性。
（3）在实际施工中必须保证按照相关焊接工艺进行施工，这是压力管道安装焊接质量的重要保障。
2.2.4焊缝返修后的控制要点
焊缝返修后最重要的一项工作是结合返修工艺的相关要求进行焊接质量的检验。具体的内容以下几个方面：
（1）对有腐蚀现象的不锈钢焊缝，返修部位应按原来要求进行焊缝返修。
（2）焊缝返修的次数要做好精确的信息记录，并且这些记录应该有专门的人员来进行保管。
2.2.5焊接后检查的控制要点
（1）在无损检测之前必须要进行焊缝外观的检查。因此，在外观的检查也应该采用标准样板的方法来进行，需要提到的一点，这个环节的相关工序也要做好检查结果的记录工作和保存工作。
（2）焊接内部质量的检查
焊接内部质量的检查方法根据不同的施工情况会有一定的差异;但是，就一般情况来看采用无损检测方法居多。如果采用的是RT技术无损检测方法进行抽检时，必须对每个管口不少于一个焊口进行抽查，这样能保证抽查的客观和科学。做好系统的记录和保存工作。
检测工作结束后，检验人员还应该按照检查报告进行细致的再次检查，对于其中一些需要返修的，一定要严格按照返修工艺进行返工。
3.具体措施
超声检测技术原理
超声检测的原理主要是通过探伤仪扫描焊缝区域，并通过超声波确定发射波的波高，然后将“波幅”与图形做对比，进而判断出焊缝存在缺陷的具体位置和长度;根据长度和质量我们一般将焊缝质量分为三个等级。在探伤仪扫描的过程中要严格控制探头的速度，最高不得高于150mm/s。
4.注意事项
γ射线对人体的健康有一定的不良影响，在施工过程中必须格外注意操作人员的安全，射线防护工作必须符合国家的相关标准。在施工前必须事先通报有关部门，得到批复后再具体进行施工。此外，在施工周边要根据射线的影响范围做好隔离和警戒。
5.结束语
压力管道安装焊接是一项专业性很强的施工操作，且工作环境相对比较艰苦在施工过程中任何一个简单的纰漏都有可能对施工质量产生决定性影响。所以在实际施工过程中，必须严格遵守压力管道的施工要求并结合实际施工情况采取科学的措施。这样才能最大程度的保证压力管道安装焊接施工的顺利开展，以及整体工程的质量有一个较高的水平。
参考文献：
[1]吴忠仁.影响压力管道安装焊接质量的原因及其控制措施探究[J].广东科技，2014，114：183-184.
压力管道焊接质量控制 篇7
管道焊接是管道工程中最主要、应用最为广泛的连接方式, 管道与阀门、视镜等在线元件或设备的的连接大多采用焊接方式。如管道焊接质量不好, 容易引起裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣、咬边、焊瘤、未焊满、下塌、焊缝超高、烧穿和飞溅等缺陷。这些缺陷会降低管道强度和严密性, 对系统的运行安全和人民的生命财产安全造成严重威胁。因此, 焊接过程中的质量控制是管道安装质量控制的关键, 是工程竣工验收和系统安全运行的保证。
1 管道焊接质量控制的要点
1.1 管道焊接方法和焊接工艺
(1) 管道焊接方法的选择。
(1) 经常采用的焊接方式有手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊、二氧化碳气体保护焊和氧-乙炔焊。只有选用哪种焊接方式, 由管道材料、介质、管径等因素决定。
(2) 对于薄板和小直径管子 (≤57 mm) , 以及铜、铝及其合金的管道焊接, 一般采用氧-乙炔、氧-液化烃和氧-氢气焊接。其优点是气焊时熔池温度容易控制, 容易实现单面焊合双面成形;缺点是由于气体火焰温度低、热量分散、焊接变形大, 导致接头性能差。
(3) 不锈钢管 (单面焊缝) 、纯铜管易采用手工钨极氩弧焊。其特点是焊接时线能量较气焊、埋弧焊和电渣焊小, 金相组织细, 热影响区小, 焊接质量好。
(4) 管道内壁清洁度要求高的, 且焊接后不易清理的管道, 其焊缝底层易采用氩弧焊。其特点是惰性气体不与焊缝金属发生化学反应, 同时又隔离了熔池金属与空气的接触, 所以焊缝金属中的合金元素就不会氧化烧损, 焊缝中也不会产生气孔。
(5) 二氧化碳气体保护焊除有色金属管道外, 其它所有金属管道都是用。
(6) 中厚板的长焊缝易用埋弧焊。
(2) 焊接工艺评定的作用。
焊接工艺评定时在管道在正式焊接以前, 对初步议定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。既准备采用的焊接工艺, 在接近实际生产条件下, 制成材料、工艺参数等均与管道相同的模拟焊接试板, 并按管道的技术条件对焊接试板进行检验。其主要作用是用于验证和评定焊接工艺方案的正确性, 其评定报告不能直接指导生产, 是焊接工艺细则卡的支持文件, 同一焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据。
1.2 施焊前的检验
(1) 对焊工的检验。
焊前需对焊工进行技术交底的检查, 明确焊接工艺要求、焊接质量要求和安全防范要求。对焊工进行资格检查, 查看其焊接资格是否在有效期内;并按相应规定对焊工进行考试, 考试合格后, 方可持证上岗。
(2) 焊条和焊接机具的选用原则。
根据不同的金属材料和施焊工况、条件, 选择不同的焊条和焊接设备是保证焊接质量、焊接效率和成本的关键。
不同材料的管道对焊条的要求有所不同。焊条按其用途主要分为碳钢焊条、低合金钢焊条和不锈钢焊条。其主要的选用原则是: (1) 按焊接管道的力学性能和化学成分选用。 (2) 按焊接的使用性能和工作条件选用。 (3) 按管道的结构特点和受力状态选用。
用于焊接的设备有电弧焊机、氩弧焊机、焊条烘干箱和保温箱等, 工程项目应从安全性、经济性、先进性和适用性来选择焊接机具。对每台设备的性能和能力进行检查, 每台用于检测焊接设备的电流表和电压表需完好、准确、可靠, 并有周检合格标识。
(3) 管道坡口加工及接头组对。
一般采用机械方式对管道的坡口进行加工。铜、铜合金及不锈钢管的坡口加工, 必须采用机械方法。如采用等离子弧、氧-乙炔切割时, 应除净其加工表面的氧化皮、熔渣热及影响接头质量的表面层。坡口加工完后, 表面不得有裂纹、夹层、毛刺等缺陷, 并清理坡口内外侧的锈质和污物。
管接头的组对应在确认坡口加工完成, 且清理干净后进行。壁厚相同管道组对时, 其内壁要平齐, 钢管组对的内壁错边量不得超过壁厚的10%, 且不大于2 mm;铜及铜合金、钛管内壁错边量不得超过壁厚的10%, 且不大于1 mm。壁厚不同管道组对时, 其内壁错边量超过上述规定或外壁错边量超过3 mm时, 应按规定进行调整。
1.3 焊接环境的控制
(1) 焊接环境温度控制。
当管道各种材质的焊接环境温度低于下述温度时, 应采取相应措施提高环境温度才能进行施工:非合金钢焊接-20℃、低合金钢焊接-10℃、奥氏体不锈钢焊接-5℃、其它合金钢焊接0℃。
(2) 焊接环境检查。
当管道的焊接环境出现下列状况之一的, 应该采取相应的防护措施才能施工:电弧焊接时, 风速≥8 m/s;气体保护焊时, 风速≥2 m/s;相对湿度>90%;下雨或下雪。
1.4 预热和热处理
为降低和消除焊接接头处的残余应力, 防止产生裂纹, 保证焊接质量, 应根据母材的淬硬性、焊件厚度和使用条件等因素综合考虑进行焊前预热和焊后热处理。
预热应在坡口两侧均匀进行, 内外热透并防止局部过热。中断焊接后在继续施焊的, 需重新预热。低压管道管材大多为Q235-A, 壁厚≤26 mm, 一般无需进行焊前预热和焊后热处理。铜及铜合金管道, 需要进行焊前预热和焊后热处理, 壁厚为5～15 mm时, 预热温度为400℃～500℃;壁厚>15 mm时, 预热温度为550℃;焊后热处理温度为400℃～600℃。凡经过热处理合格的部位, 不得再从事焊接工作, 否则应重新进行热处理。
1.5 焊缝的质量检查
焊缝质量检查应按如下次序进行:外观检查、无损检测、硬度和致密性试验。
管道焊接后利用放大镜或肉眼观察焊缝表面是否有咬边、夹渣、气孔、裂纹等表面缺陷;用焊缝检验尺测量焊缝余高、焊瘤、凹陷、错边等;用样板和量具测量管道的收缩变形量。
焊缝的无损检测方法一般包括射线探伤、超声波探伤、磁粉、渗透和涡流探伤等。射线和超声波探伤适合于焊缝内部缺陷的检测;磁粉、渗透和涡流适用于焊缝表面的质量检查。焊缝的无损检测方法应根据管道的设计温度、设计压力、介质特性或管道类别来确定。为保证焊接质量, 规定必须进行无损检测的焊缝, 应对每一焊工所焊的焊缝按比例抽查, 每条管线最少探伤长度不得少于一个焊缝。如发现不合格者, 需对被抽查焊工所焊的焊缝, 按原标准加倍探伤。如仍不合格, 需对该焊工在所有管线上的焊缝全部进行无损检测。凡检测出不合格的部位, 必须进行返修。返修后仍按原方法进行检测。
致密性试验用于检验焊缝是否有渗漏, 常用的检验方法有液体盛装试漏、气密性试验、氨气试验、煤油试验和氦气试验。应根据管道材质和相关规定选择合适的方法对焊缝进行致密性试验。
热处理后的焊接接头应测量焊缝金属及热影响区的硬度值, 其值应符合设计文件的相关规定。当设计文件没有明确规定时, 碳素钢焊缝金属及热影响区的硬度不得大于母材的硬度的120%;合金钢焊缝金属及热影响区的硬度值不得大于母材硬度的125%。检验数量不得少于热处理焊接接头总数的10%。当硬度值超过规定时, 应重新进行热处理, 并重新做硬度试验。
2 结语
压力管道焊接过程的质量控制, 对压力管道工程顺利安装起着至关重要的作用, 是项目得以顺利竣工验收和系统安全运行的保证。因此严格做好压力管道焊接过程的质量控制是工程团队的基本要求只有认真按照规范进行操作、环环相扣、实事求是、严格检查才能取得良好的焊接质量, 才能保证系统安全运行和人民生命财产的安全。
摘要：压力管道是生产、生活中广泛使用的可能引起燃爆或中毒等危险性较大的特种设备。焊接是压力管道安装的主要控制内容, 焊接质量的优劣直接影响着工程的竣工验收和系统的安全运行。本文从焊接方法与工艺评定、焊前准备、焊接环境的控制、预热和热处理、以及焊后的质量检查等方面来浅析下对压力管道焊接质量的控制。
关键词：压力管道,管道焊接方法,管道焊接质量控制
参考文献
[1]张徳姜, 赵勇.石油化工工艺管道设计与安装.北京:中国石化出版社, 2001.
[2]宋苛苛.压力管道设计及工程实例.北京:化学工业出版社, 2007.
[3]动力管道设计手册编写组编.动力管道设计手册[M].北京:机械工业出版社, 2006.
压力管道焊接质量控制 篇8
压力管道是特种设备的一种, 由于其输送的介质的特殊性, 一旦因焊接缺陷发生泄漏将对人生财产损失产生巨大危害, 因此保证压力管道的焊接质量是防止事故发生的关键措施。由于压力管道在施工过程中受到各种人为因素和环境因素的影响, 容易发生各种质量问题。因此焊接过程和焊接检验是其在施工过程中质量控制的关键因素。
2 焊接过程的质量控制
焊接过程控制主要从焊接材料、焊接工艺评定、焊工资格和能力、焊接操作过程四方面进行控制。
2.1 焊接材料
焊材的选用对焊缝的影响是非常大的, 焊条或焊丝的选用将直接影响焊缝的力学性能和焊缝各种缺陷的产生, 在焊材的选用方面必须进行严格控制。
另外在管道焊接施工过程中焊接材料的储存场所及烘干、发放、回收应按照《焊接材料管理规范》执行, 保证所用焊材在使用过程中焊材的成分与性能符合质量要求。
2.2 焊接工艺评定
压力管道在焊接过程时, 施工单位必须有相适应的焊接工艺评定。焊接工艺评定必须符合《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011及其它压力管道焊接规范的相关要求。
焊接技术人员应依据相关施工规范、设计图纸、焊接工艺评定, 三方面结合管道焊接现场的具体条件制定可行的压力管道焊接工艺指导书。管工按技术交底制备坡口, 焊工按照焊接工艺要求进行压力管道焊接, 质量技术人员必须对上述几方面加强监督管理, 并做好相应的施工记录。
2.3 焊工的资格和能力
凡是从事压力管道焊接的焊工、必须按照现行《特种设备焊接操作人员考核细则》TSG Z6002-2010、的规定进行相应焊接项目的考试取证, 取得特种设备焊接作业人员证书后, 方可从事相应焊接项目的施工。
2.4 管道焊接操作过程
主要是对管道坡口加工、管口组对、焊接工艺执行情况、焊接环境等方面进行检查。
(1) 坡口加工:主要检查管材制备坡口的角度、尺寸符合设计文件和焊接工艺规程的规定。管道坡口两表面不小于10mm范围内不应有夹层、裂纹、毛刺及火焰切割熔渣等缺陷。
(2) 管口组对质量检查:重点检查管口错边量、钝边厚度、坡口间隙等符合规范要求。且管材不得进行强力组对。管材或管件组对时, 内壁平齐, 组对后管材或管件的对接焊口错边量不应超过管材壁厚的l0%, 且不大于2mm;管径大于等于150mm同一直管段上两对接焊缝中心线间的距离不应小于150mm, 管径小于150mm同一直管段上两对接焊缝中心线间的距离不应小于100mm;且不宜在焊缝及其边缘上开孔, 当必须在焊缝上开孔时应符合《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》GB50236-2011及其它规范、标准的要求。
(3) 焊接工艺执行情况检查:主要检查焊接的电压、电流、焊速。且焊速应与焊接的电流、电压有一个合适的搭配。
(4) 焊接环境的检查:主要针对施工现场的温度、风速、湿度等焊接环境进行检查。管道焊接时周边环境温度应符合焊接操作要求的温度, 且不应影响焊工的操作技能。焊接时的风速:焊条电弧焊、自动保护药芯焊丝电弧焊和气焊不应大于8m/s、钨极惰性气体保护焊和熔化极气体保护焊不应大于2m/s, 超过上述规定值时应有防风设施。焊接现场相对湿度不得大于90%, 且雨雪天气应采取防护措施。
3 焊接质量检验
焊接质量检验主要对焊缝进行外观质量检查和内部质量检查。
3.1 外观质量检查
外观质量的检查应在焊缝内部质量检查之前进行。除设计文件和焊接工艺文件有特殊要求的焊缝外, 焊缝应在焊接完成后立即清理干净焊缝表面, 去除焊缝表面渣皮、飞溅等影响焊缝宏观检查的异物, 然后进行焊缝外观检查。
外观检查应采用焊缝检测尺、硬度计等检测计量工具进行全部外观检查并符合GB50236-2011标准中相应的具体要求, 应如实记录。焊缝外观检查首要重点对容易发生的焊缝表面缺陷部位进行检查, 以便发现缺陷及时修复。焊缝应无渣皮和飞溅物。焊缝的表面缺陷主要有:咬边、表面气孔、表面裂纹、表面内凹及飞溅等, 这些缺陷的产生有各种原因, 但大多与焊接手法、焊材与电流选择及焊接环境的好坏有较大的关系, 因此我们了解缺陷产生的原因及解决措施后便有利于减少这些缺陷的产生, 保证焊接质量的合格。
3.2 焊缝内部质量检查
压力管道焊缝内部质量检查通常采用无损检测 (NDT) 检查焊缝的内部质量缺陷。常用无损检测方法有四大常规无损检测方法RT、UT、MT、PT。
选用哪种无损检测方法、检测比例、合格级别对压力管道焊缝内部缺陷的检出率非常重要, 设计图纸应根据国家相关规范、标准给出明确规定。若由于施工现场原因无法采用相应的检测方法, 施工单位应在图纸会审时提出问题, 设计单位确认后方可更换相适应的检测方法。
MT、PT检测方法重点检查管道焊缝表面及近表面缺陷, 其中MT只能用于铁磁性材料的检测。两种检测方法主要用于承插焊焊缝、支管连接焊缝 (对接式支管连接除外) 和补强圈焊缝、密封焊缝、支吊架与管道的连接焊缝, 以及管道上的其它角焊缝。
RT、UT检测方法重点检查管道焊缝内表面缺陷。在使用UT检测时对管道壁厚有一定的要求, 薄壁管的缺陷检出率较低。两种检测方法主要用于管道及管道组成件的对接焊缝和环缝、对接式支管连接焊缝。、
4 结束语
压力管道的焊接过程一般都在自然环境下进行, 敷设方式有埋地、架空甚至是高空作业, 现场条件恶劣复杂等特点因此管道焊接的质量控制是相当必要的。由于压力管道施工时每道工序都是相互衔接, 在一道工序上出现问题, 就会致焊接缺陷的产生。而这就要求我们在压力管道焊接质量控制方面不能有一丝的马虎。焊接质量的优劣对以后的安全运行起着至关重要的作用。因此在有限的条件下我们必须采取严格措施来保证压力管道的焊接质量, 确保实现优质的焊接工程。
摘要：压力管道的焊接质量控制是在压力管道施工过程中起到不可磨灭的作用, 焊接质量控制措施主要从压力管道焊接过程及焊接检验两方面实现, 本文主要阐述了压力管道施工过程中焊接质量控制的要点。
关键词：压力管道,焊接,质量控制
参考文献
[1]《工业金属管道工程施工及验收规范》GB50235-2010[S].
全位置管道自动焊接控制系统设计 篇9
随着冶金、机械、电力、原子能和航天、航空、激光等现代化技术的高速发展, 作为材料成型重要手段之一的焊接技术的发展方向为自动化、智能化。焊接过程是一个光、电、热、力等综合作用极为复杂的物理化学过程。要保证焊接过程中的稳定, 就必须对焊接过程中各规范参数进行自动控制, 并根据焊接坡口情况以及焊接熔池状况实时调整焊接规范参数, 同时还需要实现焊接电弧对焊缝的自动跟踪, 以提高焊接过程的自动化程度。在各工业领域中, 焊接结构的应用十分普通, 其结构形式也多种多样。随总焊接结构产品的多样化和焊接结构形式的复杂化, 对焊接过程自动控制的要求也越来越高, 焊接电弧的基本特性有以下几点:
1.1 焊接电弧的静特性。
一定长度的电弧在稳定状态下, 电弧电压与电弧电流之间的关系, 称为焊接电弧的静态伏安特性, 简称伏安特性或静特性。
1.2 交流电弧的特点。
焊接电流周期性过零, 电弧存在着熄灭和再引燃问题。保证电弧稳定和可靠的再引燃是交流弧焊电源的关键任务。
1.3 非熔化极焊接电弧负载特性。
非熔化极电弧焊接 (TIG和Plasma) , 在焊接过程中电极不熔化, 也没有金属熔滴过渡。由于没有熔滴过渡和飞溅问题, 因此对电源的动态性没有要求。稳定焊接电流是关键, 常采用恒流外特性的电源。
1.4 熔化极焊接电弧的负载特性。
熔化极电弧焊, 作为电极的焊丝不断熔化并过渡到焊接熔池中去。由于电极熔化和熔滴过渡, 弧长和弧压都会发生周期性波动。要保证电弧稳定, 弧焊电源外特性要和送丝系统相匹配。熔化极焊接电弧是一个变化极快的动负载, 需要对弧焊电源的动态特性提出要求。弧焊电源的外特性是指在规定范围内, 弧焊电源稳态输出电压Uy与输出电流Iy的关系。即在电源参数恒定的条件下, 改变负载, 电源输出电压与输出电流之间的关系。又称为电源的静特性。
1.5 弧-源系统的稳定性。
无干扰时, 能在给定电弧电压和电流下, 保证电弧的稳定燃烧, 系统保持静态平衡状态。当受到瞬时干扰时, 系统的平衡状态被破坏, 电弧电压和电流发生变化;当干扰消失后, 系统能够自动恢复到原来的平衡状态或者达到新的平衡状态。
2 数字式控制的弧焊电源
弧焊电源的发展与焊接技术、工业技术和科学技术的进步密切相关。近几十年来, 计算机技术、自动控制技术得到了高速的发展。这种发展趋势从理论和实际工程两方面积极推动了弧焊电源控制技术的进步。弧焊电源控制技术经历了由粗放型向高性能精确控制的转变, 发展速度日新月异。目前, 已出现了多种型式的电子孤焊电源、脉冲弧焊电源、高性能逆变弧焊电源和矩形波交流电源等, 并且通过应用现代控制理论和技术, 实现了狐焊电源任意外特性的控制与切换、动态特性控制、滴过渡波形铰制、焊接参数的一元化控制等功能, 从而大大促进了焊接技术的发展。弧焊电源的控制方法有多种类型。按控制装置来分, 主要有机械式控制、电磁式控制、电子式控制和数字式控制;按控制方法来分, 主要有Pm控制、自适应控制、模糊逻辑控制、人工神经网络控制等;按控制内容来分, 有外特性控制、动特性控制和焊接过程程序控制等。数字式控制的弧焊电源是在电子式控制的弧焊电源的基础上, 以单片机、数字信号处理器[DSP) 、嵌入式ARM微处理器为核心对弧焊电源的电流、电压和波形进行全方位的控制。当前应用效果较为广泛的微处理器有如下几种:8位和16位的单片机;DSP数字信号处理器, 美国TI的TMS3202xx系列和32位的嵌入式ARM微处理器。
3 全位置管道自动焊接控制原理
进行全位置管-管焊接时, 由于液态金属处于不同焊接位置的熔池中, 其作用极随之改变。所以需要在焊接的过程中相应的调整电弧的功率才能使金属管完全焊透, 且不出现焊缝。因此, 实现全位置管-管焊接的主要技术关键在于如何控制好金属熔他。通过精确控制电弧能量及其分布, 对熔池体积和形状进行精确的控制, 从而实现全位置管-管焊接。
全位置管-管TIG焊机的电流可调范围较宽, 其作用机理是通过调节脉冲参数以达到电弧能量和焊接位置的精确控制。渗透的大小和形状的精确控制, 可以实现更好的全位置焊接。所以说, 只要规格参数匹配适当的焊接工艺规范参数的自动编程, 管围的焊接, 都能够获得均匀渗透, 表面形成了良好的焊缝空间位置。全位置管-管TIG焊机机头结构示意图如图1所示。
为了实现车旋转驱动电机同轴安装一个光脉冲发生器, 焊枪焊接的焊接空间位置准确的检测, 通过检测的脉冲数的空间周长获取位置信息。在进行全位置管-管TIG焊接时, 在定格的轨道管固定在管道上的焊接小车轨道车沿焊枪旋转。分为一定数量的相应位置上由程序员设定的焊接参数, 由微处理器根据平稳规范参数曲线的形成一定的经营模式, 并填写相应的存储单元使用的整个圆周节。焊接操作过程中, 微处理器检测焊枪周长不同的空间位置, 根据调整相应的脉冲电流, 脉冲电流时间, 基值电流的大小, 基极电流大小的规格参数曲线时间和电流增量和衰减时间, 实现平稳调整的规格参数。
3 系统硬件结构
全位置管道自动焊接控制系统的硬件组成有:包括键盘、显示器、光电隔离系统、I/O接口电路、定时计数接口。脉冲发射器等。控制系统总体结构如图2所示。
其中, 对系统外特性曲线各区段的分析包括, (1) 工作区段:反映了外特性曲线的具体形状。 (2) 空载点:决定了电源的空载电压。 (3) 短路区段:反映了曲线形状和短路电流值。 (4) 外拖拐点:从工作段进入外拖段的转折点。外特性曲线如图3所示
根据外特性不同组合的特点可分为以下情况: (1) 恒压特性与恒压特性, 这时, 电弧自调节作用强;容易断弧;容易导致参数波动。 (2) 恒流与恒压, 在这种情况下熔滴过渡均匀;小电流下容易断弧。 (3) 恒流与恒流。此时熔滴过渡均匀;电弧弹性好;自调节作用差。 (4) 恒压与恒流, 这时脉冲阶段具有良好的电弧调节作用, 但维弧容易短路。
4 软件控制设计
系统控制软件模块的编程方面, 要考虑到系统需要实现的功能主要包括: (1) 系统监控, 统筹执行模块完成系统自检, 初始化、通过操作键盘和接口的程序, 使系统与程序员得以交流。 (2) 系统功能模块的实现, 包括形成预控参数、拟合焊接规范参数曲线。通常采用线性拟合算法对焊接规范参数曲线进行预测。将坐标分为数个区段.每个区段由两个个拟合点, 主要的你和参数有包括脉冲电流Imax、脉冲电流持续时间Tmax、基值电流入Imin、基值电流持续时间Tmin。
微处理器定时器T1输入脉冲来自旋转驱动脉肿发生器, 主要用于微处理器的定时器T1旋转驱动肿脉冲发生器的输入脉冲采样焊接位置信息。定时器T0输入的参考时钟, 主要用于定时脉冲电流持续时间Tmax和基极电流, 以实现计算出焊接参数的时间最低介质以及脉冲计数器的实时调整。定时器T1中断程序框图如图4所示。
参考文献
[1]杨咸启.机电工程控制基础[M].北京:国防工业出版社.2005.
[2]陈康宁.机械工程控制基础[M].西安:西安交通大学出版社, 2006.
管道控制系统 篇10
低压管道输水灌溉技术是一项重要的节水灌溉工程措施,与传统的渠道输水灌溉技术相比,具有节能、节水、节地、省工、输水速度快、便于计量等优点,由管道输水到大棚口的给水栓,可以通过给水栓接软管或其他微灌设施进大棚内进行灌溉,即使今后不搞设施农业种植该系统仍可以作灌溉用,可见对种植业结构调整、灌溉需要具有较强的适应性;与喷灌、微灌工程相比具有投资省、对水质处理要求不高、方便管理等优点。特别是目前密封性好的硬质聚氯乙烯管(UPVC管)工业发展较快,管材、管件生产的系列化、标准化程度高,大口径管材、管件技术日趋成熟,价格相对低廉、施工也较混凝土管更为方便,深受广大群众欢迎,推动了低压管道输水灌溉工程的发展。
低压管道输水灌溉系统一般管网的投资占整个系统的70%~80%[1],其余为首部枢纽及泵房投资。在低压管道输水灌溉系统的规划设计中,如何综合考虑管网投资和能耗两者的关系,寻求最优经济管径,已引起普遍关注,许多学者在管网管径优化理论上进行了深入研究,提出了解决该问题的一系列理论与方法[2,3,4,5,6,7,8,9]。但是,低压管道输水灌溉系统由于采用管道输水,特别是采用UPVC管道输水时,UPVC管道的单价与管径之间不成简单的线性关系,而是成指数关系,即采用的管径越大,管网的造价将增加很多。由此可知,影响低压管道输水灌溉系统管网投资大小除了管网优化布置和管径需要优化选择外,更主要的是要通过优化确定系统的最优控制面积大小。确定最优的系统控制面积和管网优化布置所节省的管网投资要远比单纯的管网管径优化大得多,重要得多。
国内外学者对压力管网输配水优化设计已经提出了不少成熟、实用的理论与方法,大量研究主要集中于管网输配水管径的优化选择上,对管网优化布置、管径优化选择和最优控制面积同时优化研究还不多见。系统最佳控制面积的研究对指导低压管道输水灌溉的发展具有十分重要的意义。为此,本文在已有的管网管径优化理论与管网优化布置基础上,通过对实际规划应用的分析计算,确定设施农业最佳的低压管道输水灌溉系统控制面积,达到较大幅度地节省灌溉系统投资,促进低压管道输水灌溉工程的发展。
1 低压管道灌溉管网的优化布置
农田低压管道输水灌溉工程普遍采用的是树状管网形式。树状管网投资少且布置方便。低压管道灌溉管网总体规划布置是非常重要的一环。它直接关系到管网的总长度、管径的大小、管件用量、灌水的均匀度、管网的造价及管网的运行费用等。为了使管网布置的更加合理,应在充分调查灌区基本资料的基础上,根据水源(取水)位置、设施大棚的走向、道路的布置情况等,在地形图上初步布置管网。在水源位置可选择的情况下,泵房尽可能布置于距灌区中心最近处,管网尽量呈“丰字型”、“工字型”或“T字型”布置,以尽可能减少管道用量,并使管网压力与流量分布均衡,减少管网输水损失,方便管理等,在此基础上进行多方案比较优选;并参照有关技术规范进行技术和经济分析,纵观全局选出带有全局性的最优方案。只有在最优管网布置方案的基础上,才能进行合理的管网优化设计。优化布置远远高于管网管径的优化。
2 树状低压输水管网管径优化
管网管径的优化常以工程造价最小和年费用最小为目标函数进行优化。对需要通过加压系统加压的灌溉管网优化,采用年费用最小为目标函数进行优化比较适宜。考虑到小型机电灌区较多,非常适宜采用低压管道输水灌溉工程,该文主要研究以加压系统加压的灌溉管网优化,采用年费用最小为目标函数,建立树状管网非线性优化设计模型[9]。
2.1 目标函数的建立
低压管道灌溉系统工程一般有管道、管件、首部枢纽和泵房几部分组成。在管网规划布置与设计流量一定的条件下,按照灌溉系统年费用最小法建立管网管径优化模型,进行管网管径优化。
(1)灌溉系统的工程造价及年分摊费用。设管网有M种管径的管道组成,则灌溉系统的工程总造价为:
式中:F0为灌溉系统的工程总造价(元);i为各级管道的编号,从水泵出口依次向下编号;Di为第i种管道的管径(mm);a、c为管道以管径为参数的价格系数和指数;Li为第i种管径的管道长度(m);α为灌溉系统的管件、首部枢纽、给水栓及泵房费用占管道费用的百分数(%);β为灌溉系统的施工费、设计费、建设管理费等其他费用占管道费的百分数(%)。
灌溉系统年分摊费用计算,只要将系统的工程造价化为等值系列年金值F1:
式中:r0为经济折现率(%);n为工程的经济使用寿命(年);σ为等值均付因子。
(2)灌溉系统年能耗费。管网加压系统年能耗费:
其中:H(D)=ΣN(1.1f·F·Qjm·Lj±Ej)+[H]min+H0(3)
式中:F2为系统年能耗费用(元);T为水泵年运行小时数(h);E为能耗单价(元/k Wh);ρ为水的密度(1.0t/m3);g为重力加速度(9.8m/s2);Q0为水泵出水流量(m3/h);为水泵的设计扬程(m),在管网布置一定的情况下,它是管径的函数;η为机泵的综合效率;N为从水源到田间计算损失的管段数;Qj为第j段管道设计流量(m3/h);Dj为第j段管道管径(mm);δj为第j段管道管壁厚度(mm);为管道水头损失计算公司中与管材有关的参数,对于UPVC管材,f=0.948×105,m=1.77,b=4.77;[H]min为给水栓出水口所需要的最小工作压力(m);Ej为第j段计算管段地面高超程差,顺坡取“-”号,逆坡取“+”(m);H0为水源水位与地面高程差、水泵管路损失及首部枢纽水头损失之和(m)。
(3)灌溉系统的年维修与管理费用。灌溉系统年维修与管理费用F3,一般与工程的总投资成正比,则:
式中:为年维修费率(%);γ为年管理费率(%)。
(4)灌溉系统管径优化目标函数。以上三部分费用之和,即为灌溉系统的年费用。则灌溉系统的管径优化目标函数为:Min Z(Di)=(σ+λ+γ)·F0+F2。
2.2 约束条件
(1)上下级管径约束。因树状管网管道中流量是逐级减少的,所以上级管径必须大于等于下级管径,即Di≥Di+1。增加这个约束还可以减少不必要的运算,提高计算效率。
(2)管道流速约束。为防止管道破坏和泥沙淤积,一般管道都有其设计流速限制,即:vmin≤vi≤vmax,其中:
式中:vi为第i段管道内的流速(m/s);其余符号同前。对UPVC管材,取vmin=0.6m/s;vmax=3.0m/s。
(3)管径约束。由于受到UPVC管生产情况限制,管网中各级管道的管径应在目前生产的UPVC标准管径范围内:Dmin≤Di≤Dmax,根据国内企业UPVC管材生产情况:Dmin=25mm,Dmax=500mm。
(4)管道承压力约束。管网管道的实际压力不应大于低压管道的允许承压力:
式中:管道的允许承压力(MPa);一般低压管道输水灌溉压力不大,往往采用0.3MPa(公称压力PN3)的UPVC管道。
2.3 有关参数的确定
(1)管道设计流量Qi的确定。各级管道的设计流量Qi与种植作物的形式、种类、管网工作制度、灌溉区土质等关系非常密切。设施农业区主要是棚内作物耗水,对降雨利用较少,可以参照《微灌工程技术规范》SL103-95中大棚蔬菜日最大耗水量6mm/d,再根据轮灌时间T、每次灌溉工作时间与每个给水栓控制的田块面积A,以及选用的给水栓孔口尺寸和设计工作压力就可以计算出每个给水栓设计流量Q孔口;在此基础上,由支管数、支管上的给水栓数与确定的轮灌组划分情况计算支管设计流量与干管设计流量。
低压管道灌溉系统轮灌组的划分将对管道设计流量、管网管径的影响很大,它对管网造价的影响远比管径的单纯优化要大得多。如果系统的工作制度一种采用支管轮灌,另一种采用支管上给水栓轮灌,可以看出前一种工作制度下支管的设计流量和管径要比后一种大很多。因此,需要根据管网布置形式进行多方案比较确定灌溉系统较优的轮灌方式。在低压管道灌溉系统轮灌方式确定的基础上,根据同时工作的给水栓数量,推求出管网各级管道的设计流量Qi。
(2)管材的价格系数a、c的确定。根据生产厂家生产的低压管道管径与价格的关系,建立相关幂函数方程,确定价格系数a、c。
2.4 优化模型的求解
本优化模型是一个以连续管径为设计变量的非线性规划模型,该模型的求解方法很多[2,3,4,5,6,7,8,9],主要有拟线性规划法、拉格朗日乘子法、广义简约梯度法、罚函数法、基因算法与人工神经网络法等。近年来的研究表明,广义简约梯度法(GRG)算法在适应问题的广泛性、精度、速度等方面较优,是线性规划算法中最有效的方法[8]。
3 设施农业低压管道灌溉系统最优控制面积确定
在低压管道输水灌溉系统管网优化布置与管径优化的基础上,通过对江苏省许多设施农业建设中的低压管道输水灌溉系统的优化设计的实际应用,根据各系统不同控制面积的大小对管网造价的影响,寻求最佳系统控制面积。
结合江苏省设施农业低压管道灌溉工程的建设,运用系统管径优化模型对面积不等的低压管道输水灌溉系统进行优化设计,根据实际优化结果可以找出系统最佳控制面积。各地设施农业区低压管道灌溉系统优化设计成果见表1。
由表1优化设计结果建立系统控制面积与单位面积年费用的关系,如图1所示。
建立设施农业低压管道灌溉系统控制面积与单位面积年费用的关系相关关系方程为:y=8E-5x2-0.005 4x+0.167,r2=0.875,式中,y代表单位面积年费用(万元/hm2),x代表系统控制面积(hm2);r为相关系数。
根据函数的一阶导数等于零,可求得:函数最小值点为:(33.75,0.075 9);由图中曲线的意义可以看出,最小值点为年费用最小的点,也即系统最优控制面积点。考虑到曲线底部变率不太大,再加上统计特性和实际情况的复杂性,最小值点附近一定范围内的点集也是较优的,故设施农业低压灌溉系统最优控制面积可以在30~40hm2范围内。
4 结语
(1)低压管道输水灌溉系统因具有特殊的优点,加之UPVC管材生产的系列化、标准化程度不断提高和施工方便、价格相对低廉等特点,今后在我国节水农业和现代农业建设中的推广应用范围将越来越大,研究在规划设计中降低系统的年费用具有十分重要的意义。
(2)本文在低压管道输水灌溉管网布置优化与管径优化的基础上,通过许多设计实例优化结果的统计分析,确定了设施农业低压灌溉系统最优控制面积为30~40hm2。这对今后低压管道灌溉的推广应用,具有一定的指导作用,可以大大节省管网投资和年运行管理费用。
(3)由于低压管道灌溉系统受水源位置、田块形状、管网布置、运行管理方式、管材价格等影响较大,所以复杂的特殊情况可以具体优化。
(4)本文的结论仅适用于水泵提水的UPVC低压管道灌溉系统,对其他情况仅作参考,或可根据本文的方法另行分析确定。
参考文献
[1]王晓峰.给水管网优化设计研究综述[J].陕西工学院学报,1999(2):46-49.
[2]赵运德.用广义简约梯度法求管网经济管径[J].水利学报,1999(6):61-65.
[3]魏永曜,王雪珍.树状输配水管网优化设计[J].水利学报,1992(5):14-21.
[4]SAVIC D A,WALTERS G A.Genetic algorithms for least-cost design ofwater distriution networks[J].Journal of Water Resource Planning andManagement ASCE,1997,123(2):66-77.
[5]白丹.微灌管网系统优化设计[J].农业机械学报,1997,28(4):63-67.
[6]王文远.用基因算法求管网经济管径[J].给水排水,1997,23(12):22-25.
[7]Alperovits E,Shamir U.Design of Optimization water distribution[J].Journal of Water Resource Research,1977,13(6):885-800.
[8]周荣敏.遗传算法与人工神经网络优化理论及其在压力管网优化中的应用研究[J].西北农林科技大学学报,2000(3):1-3.
天然气管道运行参数控制分析 篇11
关键词：天然气管输;运行参数;控制分析
1 概述
随着国内对天然气这种优质清洁能源和燃料需求量的不断增长，天然气在我国的能源消费结构中所占的比例也逐年增大。怎样提高天然气管道的经济效益和系统的安全性，并且实现管道的安全运行、节能减耗，成为了科学研究和管理运行的重大目标。随着SCADA系统在国内天然气长输管道中的应用，使得管道运行系统自动化水平得到了显著提高，本文就天然气管道运行参数控制进行了简述。
2 天然气管输系统介绍
在天然气长输管道系统中，由于管道内部存在摩擦阻力，克服沿途的高低起伏会损耗很多热量，各种形式的热损失会引起管道气体压力减小，从而使驱动气体输送的压力越来越低，最终导致天然气不能到达用气终端。为弥补天然气在管输过程中因为各种因素产生的压力损失，通常通过压缩机增压，每隔一定距离布置压气站，来维持天然气在管道中的流动，从而提高管道输送压力。
压缩机由于能够不断为输气管道提供输气动力，因而被称为输气管道系统的“心脏”，其技术性能和运行功率以及备用系数严重影响着输气系统的可用性、可靠性和经济性。在天然气输送系统中，主要采用离心式压缩机。
3 管道运行参数控制在西气东输二线站场的应用
根据西气东输二线西段的初步设计规划，霍尔果斯-中卫段干线设14座压气站、5座分输站和1座联络站，66座线路截断阀室。在红柳联络压气站、中卫联络压气站实现西气东输二线和西气东输一线互为安保供气。在中卫-靖边联络线的靖边联络站实现西气东输二线向西气东输一线和陕京二线保安供气。在这四个站分别设置保安供气的流量控制系统。
联络站保安供气流量控制系统为一用一备，每回路采用一台控制阀和一台流量计，可根据设定的流量进行一定的流量供气。这样既保证了在有计划的条件下该运行线自身系统的稳定运行，又达到了向接受保安供气线供气量的要求。
4 天然气管道运行参数控制
4.1 天然气管道运行参数控制概述
在影响天然气管输系统的安全性能和工艺性能的因素中，流量和压力是不可忽视的重要因素，同时也是需要调节与控制的主要方面。传统的天然气管输系统对天然气的流量和压力的调节，采用的是定性调节的方法，首先确定被调节对象的调节参数，然后通过控制“开”或“关”调节阀的方式来调节被调节对象。
随着管输系统自动化水平的提高，很多管输系统根据其运行环境，设置有自动调节控制系统，以此來调节管道的工艺运行参数，使天然气管输系统在允许工况范围内安全平稳地运行。自动调节系统主要由调节阀和与调节阀配套的电动、气动、电液联动或气液联动执行机构以及检测被调参数的仪表等组成。
4.2 管路调节控制
管输系统中进气线路与输气线路相连，构成错综复杂的输气网络，当出现一条或多条进气支线与输气干线连接的情况时，为保证支线与干线在进气点处压力平衡，同时输气干线和进气支线在希望的运输量下运行，需要对进气支线进入主干线的气压进行调节。常见的由于管路压力不平衡造成的问题包括：由于进气支线的气压过低致使支线内的天然气进入不了输气干线，由于进气支线的气压过高致使输气干线进气点的来气量下降。调节气压时，进气支线进入输气干线的气压调节系统一般设在支线的起始端。如果进气支线的起始端设有压气站，也要对支线流量进行调节，在流量一定的情况下，压力调节设定值由输气干线与进气支线汇合点处所需的平衡压力再加上克服支线段的摩阻损失所需压力之和来确定。
4.3 压缩机调节控制
在长输天然气管线系统中，压缩机作为输气干线的“心脏”，在整个管输系统运行过程中，有着举足轻重的作用。随着天然气管输系统运行环境的变化，管输系统中的压缩机的入口（或出口）气体的流量或压力会感知环境发生变化，所以需要在运行中对进入（或流出）压缩机的天然气的流量和压力进行调节控制，以保障压缩机的安全可靠运行。
4.3.1 离心式压缩机调节控制
离心式压缩机有以下几种调节方法：①通过改变压缩机转速进行调节;②通过控制压缩机出口流量进行调节;③对压缩机进行进口节流调节;④压缩机导向叶片调节方法;⑤旁路回流调节方法。
4.3.2 离心压缩机并联工作特性
压缩机作为天然气管输系统的非常重要的非管元件，经常以并联工作的形式发挥作用。压缩机并联工作的常见情况： ①管道的输送量非常大，一台压缩机难以单独的去完成输送任务，应该考虑选用几台压缩机并联供气;②用户的用气量的波动幅度比较大，并且波动频繁，这种情况下用两台压缩机并联供气，其中一台作为主工作机，另一台作为辅助工作机，根据用户的用气量大小来安排辅助工作机是否一起供气，用户的用气量大时同主机一起供气，用户用气量较小时，就可以停机。
5 结论
随着天然气作为典型的清洁能源在日常生活中的作用越来越大，其大量需求必然会产生大量供应和运输。为保证天然气管输系统的安全稳定运行，必须对天然气管输系统运行参数控制，即通过调节系统对管输压力和流量的控制，以最大限度地避免天然气运输过程中发生的不必要的事故。
参考文献：
[1]陶永华主编.新型PID控制及其应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2002.
[2]高松竹.输气干线压缩机站运行优化研究[D].西南学院，2002.
[3]李长俊主编.天然气管道输送[M]，北京：石油工业出版社，2000.
作者简介：
管道控制系统 篇12
燃气轮机控制系统的功能是将机组的工况控制在安全允许的范围内,在满足负荷方面要求的同时也需要考虑机组本身的经济性及使用寿命,系统的内容和复杂程度随机组的用途和容量大小而异。当前,机组控制系统主要为模块化模式,可以根据燃气轮机所带负载的类型及燃料种类的不同,采取不同的配置方式,以实现最优控制。
1.1 控制功能及性能
燃气轮机控制系统的主要控制功能:启动控制、转速控制、负荷控制、排气温度控制、进口可调导叶控制、燃料控制等。
燃气轮机控制系统的主要保护功能:超速保护、跳机保护、火气保护、转子振动保护、压缩机喘振保护、润滑油温度保护等。
燃气轮机控制系统的主要性能指标(常规要求):
(1)转速控制,稳态精度±0.2%。加减载时,允许转速变化不超过±2%;载荷突变50%或以上时,转速变化不超过±3%。
(2)功率控制精度为±0.3%。
(3)排气温度限制(基本负荷)控制精度为±0.5%。
燃气轮机控制原则:
(1)运行或启动期间,单个控制故障报警。
(2)后备保护控制,这样单个的保护故障将引起跳机。
(3)采用两个独立的跳机手段。
(4)双重故障可引发跳机,但总能保护机组安全。
(5)在压缩机载荷突变时不致超速。
(6)关键传感器要冗余配置。
(7)控制器要冗余配置。
(8)对任何控制系统的故障均报警。
(9)标准化硬件以加强可靠性同时保护灵活性。
(10)顺序事件记录应便于进行事件追溯。
1.2 机组控制方案
燃气轮机的控制方案主要有两种。一种是单变量控制方案,即除了压气机以外的燃气轮机的其它部件的几何形状都是不可调节的,而且压气机的几何形状是按着压气机的工作状态(如转速相似参数)自动进行,燃气轮机只能通过改变燃料流量来进行控制。被控参数在某一时刻也只能有一个,它可能是燃气轮机转速、燃气轮机透平前燃气温度或者透平出口燃气温度、燃气轮机某一截面压力、燃气轮机功率等。这种控制还被称为一个自由度的控制。另一种控制方案就是两个自由度的控制或称为双变量控制,即通过同时控制两个参数,例如燃气轮机转速和透平进口燃气温度,改善燃气轮机的性能。
西部管道所属燃气轮机组无论是GE机组还是RR机组均采用单变量控制方案,即在改变燃气轮机的燃料气供给量进行控制的同时,燃气轮机的某些部件即压气机的进口可调导叶安装角度的改变或放气阀的控制都是由压气机转速的相似参数自动控制的。单变量控制器的设计比较容易,但它不能充分发挥燃气轮机的性能。
1.3 机组控制系统关键硬件
主控制系统:西部管道公司所属GE机组采用Speedtronic Mark VIe控制系统,它是适用于多种应用场合的灵活的控制系统,具有高速网络化的I/O,适用于单工、双工以及三工冗余系统。I/O、控制器、操作者和维护工程师站监护接口以及第三方系统都采用工业以太网通信。RR机组采用Contro ILogix5000控制系统,它是以先进的系统构建理念、高性能的硬件以及功能强大的软件组成的一个可实现多种性质控制任务的复杂多任务控制平台,它提供了单一的集成化控制架构,能够实现离散、传动、运动、过程等控制任务。
其它关键设备包括燃料气计量阀及其控制器、GE机组的VSV系统、RR机组的VIGV系统、火气系统、ESD系统、轴系仪表如本特利3500系统,以及各种传感器、监测开关、执行机构等。
2 机组控制系统现状
从西部管道公司2010年至今的故障统计横向比较来看,控制系统故障原因导致停机的比例大概为15%~20%(机组停机原因如图1所示)。如果可以降低控制系统的故障率,那么就可以显著降低机组跳机次数和不备用时间。
故障纵向比较来看,2010年、2011年是控制系统故障次数较高的时间段,分别为38次和45次。而到了2012~2014年,控制系统的故障停机次数明显下降,分别为22次、20次和21次。2015年统计至今控制系统故障导致停机的次数只有10次。从这些统计数据来看,比较符合控制系统故障率曲线的规律,即现在西部管道机组控制系统已进入随机故障期,就是故障率在低位徘徊。
从机组控制系统故障统计来看,主要的故障类型有:传感器故障,电缆信号线虚接,现场执行机构如燃料气计量阀故障,VSV伺服阀故障,火气系统探测器故障,PLC交换机故障,PLC的CPU和IO卡件故障等。
3 系统故障分析及处理
3.1 PLC主机系统
PLC主机系统的电源系统和通信网络最易发生故障,电源在连续工作中,电压和电流的波动冲击是不可避免的。通信及网络受外部干扰的可能性大,对外部环境要求较高,外部环境是造成通信设备故障的最大因素之一。通信设备故障会造成控制系统CPU故障的假象,遇到这种情况应该冷静分析,不要盲目上载或下载程序甚至更换CPU。系统总线的损坏主要是由于现在PLC均为插件结构,长期使用插拔模块会造成局部印刷电路板或底板、接插件接口登出的总线损坏,在空气温度变化、湿度变化的影响下,总线的塑料老化、印刷电路的老化、接触点的氧化等都是系统总线损耗的原因。所以在系统设计和处理系统故障的时候要考虑空气、尘埃、紫外线等因素对设备的破坏,要严格按照相关标准和规范维护机柜间,要及时对机柜间空调设备的故障进行处理。虽然大部分PLC的技术规格书都明确了其可用于高于60℃的环境温度中,但曾经在某个压气站发生过机柜间温度在40℃左右时控制系统CPU就发出故障报警信号,直到空调系统维修好以后,室内温度降下来了CPU才恢复正常。目前PLC的主存储器大多数采用可擦写ROM,其使用寿命除了主要与制作工艺相关外,还和底板的供电、CPU模块工艺水平有关。而PLC的CPU目前故障率已大大降低,对于PLC主系统的故障的预防及处理主要是提高集中机柜间的管理水平,定期维护空调,定期除灰,使PLC的外部环境符合其安装、运行要求,控制室室内温度在冬季宜保持在18~20℃,夏季宜保持在25~30℃,相对湿度宜保持在40%~70%。同时在系统维修时,要严格按照操作规程进行操作,严防人为的对主机系统造成损害。
3.2 PLC的I/O模块
PLC的技术优势在于其I/O模块,在主机系统的技术水平相差无几的情况下,I/O模块是体现PLC的关键部件,因此它也是PLC易损坏的薄弱环节。要减少I/O模块的故障就要减少外部各种干扰对其影响,要按照其使用的要求进行使用,分析主要的干扰因素,对主要干扰源进行隔离或处理。尤其要注意接地规范,许多干扰都是因为接地做得不好引起的。
3.3 现场控制设备
3.3.1 现场控制柜内模块
由于现场控制柜在压缩机厂房有防爆的要求,因此现场控制柜都是密闭防爆的。这会导致电子元器件散发的热量传递不出去,造成柜内温度明显高于环境温度,再加上靠近机组,振动也会影响模块的使用寿命。例如二线GE机组厂房内的JB1、JB2内的MTL8000系列模块损坏非常频繁,就是由于这个原因。目前有些场站采取将仪表风通入现场控制柜内的方法以改善柜内环境。这个方法可取,但要核算仪表风的使用量,不能影响其它仪表的仪表风的使用,不能额外增加空压机的负荷,同时要考虑机柜的防爆要求。
3.3.2 现场执行机构
这类故障主要出现在燃料气计量阀和VSV系统上,因为其关键执行部位相对的位移比较大,要经过电气转换等几个步骤才能完成阀门或VSV的位置转换,或者利用电动执行机构转动推动其位置转换,机械、电气、液压等环节稍有不到位就会造成误差或故障。长期使用缺乏维护,机械、电气失灵是故障产生的主要原因。因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检,发现问题及时处理。在处理此类故障时,应该严格按照设备的手册中的步骤进行处理和更换。
3.3.3 现场传感器和仪表
这类故障在控制系统中一般反映为信号不正常。这类设备安装时信号线的屏蔽层应该单端可靠接地,各种探头应该可靠固定,在运行中应该避免与金属部件有摩擦。机组的振动探头和温度探头容易损坏就是因为安装不合理、没有进行可靠的固定、与其它金属部件在振动的作用下发生摩擦,导致探头或延长电缆损坏。
3.3.4 现场信号线