淺談LNG長(zhǎng)輸管線中電氣與通信設(shè)計(jì)論文
隨著電氣及通信設(shè)備的更新以及施工水平的進(jìn)步，LNG長(zhǎng)輸管線的電氣及通信設(shè)計(jì)會(huì)不斷提高，“效益為先、節(jié)能環(huán)保、內(nèi)外平衡、流向優(yōu)化、合理分配”的設(shè)計(jì)理念會(huì)得到更好的實(shí)現(xiàn)，也會(huì)為國(guó)家和社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。
一、概述
LNG(液化天然氣)作為一種潔凈能源應(yīng)用廣泛，在燃?xì)庑袠I(yè)、汽車行業(yè)等各領(lǐng)域消費(fèi)量逐年增加，這使氣源地的輸送范圍越來越大，因此考慮長(zhǎng)距離輸送的經(jīng)濟(jì)性和可行性對(duì)我國(guó)能源行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。下面我們就從LNG長(zhǎng)輸管線中電氣與通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面進(jìn)行一下探討。
二、LNG長(zhǎng)輸管線工程中的電氣設(shè)計(jì)
(一)電氣設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容
LNG長(zhǎng)輸管線工程電氣設(shè)計(jì)一般包含管道公司、調(diào)控中心及輸氣管理處和維修隊(duì)以及所有生產(chǎn)站場(chǎng)、閥室的供配電、照明、防雷防靜電設(shè)計(jì)。
(二)供配電方式
根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50251規(guī)定，判別上述設(shè)計(jì)單元的負(fù)荷等級(jí)，對(duì)于供電可靠性要求高的調(diào)控中心、首站、壓氣站作為一級(jí)負(fù)荷，其它輸氣站、閥室及管道公司宜為二級(jí)負(fù)荷，支線站場(chǎng)根據(jù)工程條件和需要可分為三級(jí)負(fù)荷。各輸氣管理處、維修隊(duì)為三級(jí)負(fù)荷。需注意的是各站內(nèi)的自控、通信、應(yīng)急照明為一級(jí)負(fù)荷。
一級(jí)負(fù)荷應(yīng)自不同變電站引入兩路電源。二級(jí)負(fù)荷則可考慮由同一變電站不同母線段引入兩回電源或采用一回架空專線，如不能滿足上述要求，也可采用一路外電(非專線)與站內(nèi)設(shè)一臺(tái)天然氣發(fā)電機(jī)組作為備用電源的供電方式，發(fā)電機(jī)組與外電自動(dòng)切換，并相互閉鎖。二級(jí)負(fù)荷中的監(jiān)控閥室負(fù)荷容量小，因此可靠的外電源供電方案為首選。
工藝站場(chǎng)的自控及通信電源采用冗余UPS供電，后備時(shí)間0.5小時(shí)，通信直流電源后備時(shí)間2小時(shí)，以滿足其不間斷供電的要求。
(三)照明
管道公司、調(diào)控中心及輸氣管理處和維修隊(duì)以及所有生產(chǎn)站場(chǎng)、閥室都應(yīng)設(shè)置照明，在壓縮機(jī)廠房、變配電室、發(fā)電機(jī)房、站控室、通信機(jī)房、消防泵房等重要場(chǎng)所要設(shè)置應(yīng)急照明。應(yīng)急照明宜由UPS、直流電源或蓄電池供電。
(四)電氣設(shè)備選擇
1.變頻調(diào)速設(shè)備及諧波抑制和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置的選用
因長(zhǎng)輸管線需要根據(jù)氣量調(diào)節(jié)管道輸出壓力，一般壓縮機(jī)等采用變頻調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，限制電機(jī)的啟動(dòng)電流，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大沖擊，適用于各壓氣站變工況情況，可節(jié)約大量電能。但變頻器的應(yīng)用也會(huì)造成諧波對(duì)電網(wǎng)的污染機(jī)功率因數(shù)的降低，因此諧波抑制和功率因數(shù)補(bǔ)償裝置也是長(zhǎng)輸管線電氣設(shè)計(jì)需要考慮的。
2.防爆設(shè)備
LNG主要成分為甲烷，屬易燃易爆介質(zhì)。首站、輸氣管線、各站廠的電氣設(shè)備選擇需根據(jù)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分選擇相應(yīng)防爆產(chǎn)品，以滿足安全生產(chǎn)的需求。
3.操作電源
操作電源指變配電所的控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置及其它二次回路的工作電源。鑒于目前輸氣站變電所一般按無人值守設(shè)計(jì)，對(duì)直流系統(tǒng)安全可靠性要求很高，直流電源一般采用微機(jī)監(jiān)控高頻開關(guān)模式直流屏，配蓄電池組。對(duì)壓氣站全站事故所用停電時(shí)間可按2h設(shè)計(jì)。
4.變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化
變電站采用微機(jī)綜合自動(dòng)化裝置可實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及有關(guān)的電流、電壓、有功、無功進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控，做到無人值班即可滿足電網(wǎng)調(diào)度及管線自動(dòng)化的要求，即滿足遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)。適用于長(zhǎng)輸管線配電系統(tǒng)的管理調(diào)控。
5.遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)
長(zhǎng)輸管線遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)按照無人值班原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。變電站的遠(yuǎn)動(dòng)功能應(yīng)和當(dāng)?shù)氐谋O(jiān)控功能統(tǒng)一考慮，遠(yuǎn)動(dòng)信息由監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集單元采集，保證遠(yuǎn)動(dòng)信息的直采直送。變電站測(cè)量數(shù)據(jù)采集采用交流采樣方式，同時(shí)滿足電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化遙測(cè)量精度的要求。
(五)防雷防靜電
輸氣管道的防雷分類及防雷措施參照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057執(zhí)行。管線的始、末端及分支處以及直線段每隔100～200m處，設(shè)防靜電和防感應(yīng)雷的接地裝置。可產(chǎn)生靜電的管道、設(shè)備、金屬導(dǎo)體等處做防靜電接地。閥門、法蘭等處做金屬線跨接。工藝裝置和電氣設(shè)備的防雷接地裝置可兼做防靜電接地。各場(chǎng)站內(nèi)的電氣接地、自控、通信的保護(hù)接地接地及工作接地、防雷防靜電接地等共用接地裝置，并應(yīng)做好均壓措施。
三、LNG長(zhǎng)輸管線工程中的通信設(shè)計(jì)
通信系統(tǒng)是為長(zhǎng)輸管道的生產(chǎn)調(diào)度、行政管理、巡線搶修等提供多種通信業(yè)務(wù)，支持?jǐn)?shù)字化管道建設(shè)而設(shè)。一般包含SDH光傳輸系統(tǒng)及光纜線路、工業(yè)以太網(wǎng)光傳輸系統(tǒng)、局域網(wǎng)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)及周界安防系統(tǒng)等。
1)因長(zhǎng)輸管線工程距離很長(zhǎng)，采用單模光纜通信作為通信系統(tǒng)的主通信方式，公共有線通信作為站場(chǎng)的備用通信方式，GPRS(通用分組無線服務(wù)技術(shù))無線傳輸方式作為閥室備用通信方式。每個(gè)站場(chǎng)配備GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))移動(dòng)通信網(wǎng)手機(jī)電話，在調(diào)控中心、管理處及維修隊(duì)分別配備全球通衛(wèi)星電話，滿足工作人員野外作業(yè)時(shí)的通信需求和巡線、搶修時(shí)的應(yīng)急通信需求;有人值守的站場(chǎng)，配備防爆無線對(duì)講通信系統(tǒng)，用于站場(chǎng)內(nèi)巡視及檢修人員使用。
2)在調(diào)控中心設(shè)核心交換機(jī)，在各個(gè)站場(chǎng)設(shè)接入交換機(jī)，各交換機(jī)通過光纜組成內(nèi)部以太網(wǎng)，整個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)在調(diào)控中心接入Internet網(wǎng)，服務(wù)器設(shè)于調(diào)控中心。
3)工業(yè)電視系統(tǒng)主要用于對(duì)管道沿線工藝站場(chǎng)及閥室的工藝設(shè)備及人員出入情況、重要工作崗位運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，單獨(dú)組網(wǎng)，各站攝像機(jī)視頻信息先傳輸至本站內(nèi)的監(jiān)控室，然后上傳至調(diào)控中心，可在調(diào)控中心進(jìn)行全面監(jiān)控。
4)在站場(chǎng)及閥室裝設(shè)周界安防系統(tǒng)，控制室等重要場(chǎng)所設(shè)門禁，實(shí)現(xiàn)安全保障功能。
四、結(jié)束語
隨著電氣及通信設(shè)備的更新以及施工水平的進(jìn)步，LNG長(zhǎng)輸管線的電氣及通信設(shè)計(jì)會(huì)不斷提高，“效益為先、節(jié)能環(huán)保、內(nèi)外平衡、流向優(yōu)化、合理分配”的設(shè)計(jì)理念會(huì)得到更好的實(shí)現(xiàn)，也會(huì)為國(guó)家和社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。
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