柳勝

武漢市城市管理建設工程質(zhì)量安全中心

摘要：基于老舊燃氣調壓場(chǎng)站現代化升級的迫切需求，以武漢市沌口高中壓調壓站為對象，針對其存在的供能瓶頸、設備老化及智能化程度不足等問(wèn)題，系統實(shí)施了工藝系統擴能改造、智能化升級、標準化建設與形象提升等多維度‌協(xié)同改造‌。改造后調壓能力躍升至7.5×104 m³/h，并顯著(zhù)提升了場(chǎng)站本質(zhì)安全水平、運行效率和社會(huì )效益，為同類(lèi)燃氣調壓場(chǎng)站的“改擴建+智能化”協(xié)同升級提供了可復制的解決方案‌。

關(guān)鍵詞：天然氣；調壓站；安全隱患；智能化協(xié)同

沌口高中壓調壓站是川氣入漢工程首批投運的天然氣調壓場(chǎng)站之一，已平穩運行20余載。隨著(zhù)武漢市用氣量逐年攀升，該調壓站的供氣能力和技術(shù)水平已無(wú)法滿(mǎn)足當前運行需求。作為城市燃氣輸配系統的關(guān)鍵節點(diǎn)，其主要承擔壓力調節、流量分配和安全保障功能。智能化技術(shù)的快速發(fā)展為燃氣行業(yè)轉型升級提供了新的機遇。本文旨在研究燃氣調壓場(chǎng)站改擴能與智能化協(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(wèn)題分析

供應能力不足及設施老化。2023年冬季供氣高峰期間，沌口高中壓調壓站實(shí)際運行工況呈現顯著(zhù)超負荷狀態(tài)，實(shí)測小時(shí)峰值流量達4.98×104‌ m³/h‌，遠超出其設計處理能力2.3×104 m³/h。系統在滿(mǎn)負荷運行時(shí)，‌所有調壓支路均處于工作狀態(tài)且無(wú)備用冗余支路可供調度‌。設備長(cháng)期服役導致老化加劇，加之原設計的冗余支路在動(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(guò)載，進(jìn)而導致對應支路濾芯過(guò)早堵塞及流量計測量精度漂移等問(wèn)題。

智能化程度不夠。巡檢依賴(lài)人工，未能實(shí)現無(wú)人值守；關(guān)鍵工藝參數（壓力、流量）無(wú)法遠程調控；自動(dòng)化水平低；安防系統功能單一，難以全面實(shí)時(shí)掌控場(chǎng)站安全狀態(tài)。

標準化建設與形象需要提升。通過(guò)統一標識、規范布局和現代化外觀(guān)改造，增強場(chǎng)站辨識度與運行效率，保障城市燃氣安全。‌

2  擴能與智能化改造路徑

2.1  工藝系統更新擴能改造

沌口高中壓調壓站原設計為“一開(kāi)一備一預留”，單路流量1.15×104 m³/h，額定出站流量2.3×104 m³/h。鑒于實(shí)際運行流量已遠超設計值，本次改造拆除原工藝設備進(jìn)行擴建。將‌進(jìn)站管道由DN 300擴徑至DN 500，出站管道由DN 500擴徑至DN 700‌。改造后設計規模提升至‌7.5×104 m³/h‌，其中：

‌漢陽(yáng)支路：規模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(chē)都支路：規模‌1.5×104 m³/h‌，設1路‌6000 m³/h‌基礎支路，并與漢陽(yáng)支路共用1條調壓備用支路。

‌系統冗余設計：通過(guò)智能閥門(mén)實(shí)現流量動(dòng)態(tài)調配。當車(chē)都支路需求超過(guò)6000 m³/h時(shí)，備用支路自動(dòng)投入運行；小流量支路作為應急備用通道，確保供氣連續性。

沌口站接收高壓管道來(lái)氣，經(jīng)‌過(guò)濾、計量、調壓‌后進(jìn)入中壓管網(wǎng)向武漢城區供氣。為確保工藝系統安全，‌進(jìn)站、出站設置緊急切斷閥（ESD閥）‌；調壓‌前、后設置超壓安全放散裝置‌；站內過(guò)濾、調壓等關(guān)鍵設備均配置備用路。工藝裝置區采用‌整體橇裝設計‌，橇內主要設備包括過(guò)濾器、流量計、調壓器、閥門(mén)、絕緣接頭等。本次改造主要設備更新如下。

①調壓器。共設置調壓器‌4套‌：漢陽(yáng)中壓支路‌2用1備‌，車(chē)都中壓支路‌1套‌。調壓裝置采用“‌主調壓器＋監控調壓器＋超壓切斷閥”分體串聯(lián)組合形式。其中‌2套主調壓器采用電動(dòng)調節閥‌（具備調流功能），‌另2套采用自力式調壓器‌。

②流量計。選用‌計量精度高、量程比大‌的‌超聲波流量計‌。其優(yōu)勢包括：‌準確度高‌、‌適用流量范圍寬‌；‌無(wú)壓力損失‌，節能；‌無(wú)運動(dòng)部件‌，維護量小。

③過(guò)濾器。根據來(lái)氣相對潔凈及場(chǎng)地受限情況，選用‌立式過(guò)濾分離器‌，能‌高效去除‌天然氣中的固體顆粒及灰塵，保障計量、調壓等下游設備正常運行。

④閥門(mén)。主工藝流程閥門(mén)采用‌操作簡(jiǎn)便、密封性好‌的‌球閥‌；進(jìn)出站緊急切斷閥（ESD閥）配套‌電動(dòng)執行機構‌；進(jìn)出站及匯管上的安全放散閥采用‌靈敏度高且復位精準‌的‌先導式安全閥‌，解決傳統彈簧閥關(guān)閉不嚴的問(wèn)題；放空管線(xiàn)采用‌節流截止放空閥‌，其‌分離式結構‌顯著(zhù)提升密封性和耐用性；排污管線(xiàn)采用‌閥套式排污閥‌，通過(guò)‌硬軟雙質(zhì)密封面、浮動(dòng)閥座及平衡孔設計‌，實(shí)現‌耐沖蝕、可靠密封與長(cháng)壽命‌。

2.2  智能化升級改造

改造前，沌口調壓站雖具備泄漏報警、緊急自動(dòng)切斷、數據采集等基本功能，但已無(wú)法滿(mǎn)足當前智能、高效、安全運行需求。本次改造的核心目標是‌實(shí)現遠程智能控制，最終達到無(wú)人值守‌。

（1）站控系統。本工程設置一套‌站控系統（SCS）‌，實(shí)現對工藝裝置、輔助生產(chǎn)設施的‌集中監視、控制和安全聯(lián)鎖保護‌，并對流程參數進(jìn)行‌顯示報警‌。在可能發(fā)生天然氣泄漏和火災的區域，獨立設置‌火焰和氣體檢測報警系統（FGS），完成全場(chǎng)安全保護功能。SCS主要功能包括：

①上傳數據與接收指令。向上級調度室上傳工藝數據、報警信息，并預留調度室遠程控制接口。

②‌人機交互（HMI）。提供站場(chǎng)運行狀態(tài)、工藝流程、動(dòng)態(tài)數據的畫(huà)面顯示、報警、存儲、記錄與打印。

③‌過(guò)程監控‌。對溫度、壓力、流量及液位等關(guān)鍵工藝參數進(jìn)行監控與調節。

④‌安全監控。監視工藝區和輔助區可燃氣體泄漏及火災狀況。

（2）可燃氣體報警系統。在工藝裝置區‌同時(shí)設置‌云臺掃描式激光可燃氣體檢測報警系統（覆蓋范圍廣）和催化燃燒式可燃氣體檢測報警系統（點(diǎn)式檢測）。該系統主要由探測器和報警控制器組成。在潛在泄漏點(diǎn)設置探測器，進(jìn)行連續檢測、顯示、報警，并將信號傳送至控制室的報警控制器。

（3）火災自動(dòng)報警系統。改造了火災報警控制器‌集成聯(lián)動(dòng)功能，火災時(shí)可自動(dòng)打開(kāi)疏散通道上由門(mén)禁系統控制的門(mén)及電動(dòng)大門(mén)，并解除停車(chē)場(chǎng)出入口擋桿，保障消防及疏散通道暢通。

（4）集成安防系統。系統由‌工業(yè)電視監控系統（CCTV）和‌周界報警系統‌組成。CCTV實(shí)現場(chǎng)站關(guān)鍵區域高清視頻全覆蓋、智能分析（如人員入侵、煙火識別）及錄像存儲；周界報警系統提供物理邊界防護。兩者數據均接入站控中心，顯著(zhù)提升場(chǎng)站安全防范水平與遠程監管能力。

‌2.3  標準化建設與形象提升

（1）分布式光伏發(fā)電系統‌。在輔助用房屋面設置‌太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統‌，利用可再生能源降低場(chǎng)站運營(yíng)用電成本，減少碳排放。

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

（3）標準化與形象提升。實(shí)施內容包括‌場(chǎng)站大門(mén)及圍墻外觀(guān)改造、建筑裝修及外立面改造、站內地坪翻新、裝置設備設施形象統一美化、管道標識標準化建設等‌。

3  實(shí)施效果與效益評估

技術(shù)指標提升。改造后，沌口高中壓調壓站的關(guān)鍵指標實(shí)現顯著(zhù)提升，調壓能力從2.3×104 m³/h提升至7.5×104 m³/h，提升幅度226%；計量精度、壓力調節精度等指標均有明顯改善，設備故障率和緊急事件處理時(shí)間顯著(zhù)降低。

經(jīng)濟效益顯著(zhù)。項目帶來(lái)可觀(guān)經(jīng)濟效益，輸氣能力提升帶來(lái)新增供氣收入；計量精度提高減少供銷(xiāo)差損失；智能化無(wú)人值守降低人工維護與成本；光伏發(fā)電‌有效降低場(chǎng)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‌，有效緩解壓力薄弱點(diǎn)冬季供氣不足問(wèn)題；大幅‌提升供氣可靠性‌，保障工業(yè)用戶(hù)生產(chǎn)效率和居民生活用氣質(zhì)量；‌光伏系統‌助力二氧化碳減排；‌污水處理系統‌保護水體環(huán)境。項目符合國家環(huán)保政策和發(fā)展戰略，有力推動(dòng)燃氣行業(yè)可持續發(fā)展和轉型升級。

4  結語(yǔ)

燃氣調壓場(chǎng)站通過(guò)‌工藝系統更新擴能‌、‌智能化升級改造‌、‌標準化建設與形象提升‌協(xié)同推進(jìn)的現代化改造路徑，有效‌解決了‌場(chǎng)站面臨的供能瓶頸、設備老化及安全隱患等問(wèn)題，成功實(shí)現了調壓能力躍升‌、‌運行效率優(yōu)化‌、‌安全防線(xiàn)加固‌與‌智能化水平顯著(zhù)提升‌的綜合目標。項目同時(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(zhù)增強了環(huán)保效益與社會(huì )形象，充分體現了可持續發(fā)展理念。

沌口高中壓調壓站通過(guò) “工藝擴能+智能化升級+綠色賦能+標準煥新”四維協(xié)同改造‌，成功破解了老舊場(chǎng)站的供能瓶頸與智能化短板，為行業(yè)提供了可復制、可推廣的‌“改擴建+智能化”發(fā)展范式，對推動(dòng)燃氣行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重要示范意義。

作者簡(jiǎn)介：柳勝，1989年生，碩士研究生，市政工程中級工程師，主要從事燃氣熱力、橋梁維修等市政工程質(zhì)量安全監督。聯(lián)系方式：18971637517，steel.liu@foxmail.com。