一种天然气调压站远程调压调流控制装置

摘要

本实用新型公开了一种天然气调压站远程调压调流控制装置，包括输气管道调压线顺序设置的流量计、监控调压器、压力调节阀，以及之间设置的多个压力变送器和第一PLC可编程控制器，增加的第二PLC可编程控制器和信号分配器，第一PLC可编程控制器和第二PLC可编程控制器之间通过RS485接口通讯连接，所述流量计、调压力变送器、监控调压器的信号经信号分配器分别接入第一PLC可编程控制器和第二PLC可编程控制器，压力调节阀是电动压力调节阀，电动压力调节阀经由信号接入第二PLC可编程控制器。本实用新型通过增加的第二PLC可编程控制器和信号分配器，在不改变原有通讯模式的状态下实现对调压线压力和流量的自动控制。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种天然气调压站远程调压调流控制装置。

背景技术

近年来，我国对清洁能源需求日益增长，天然气开发进程逐年加快，特别是在“碳达峰”、“碳中和”的大背景下，天然气逐渐成为能源领域发展最快和最有活力的行业。同时随着自动化、智能化控制技术、无线通讯技术、信息技术等的飞速发展，科技的不断进步和管理水平的不断提高，推动了燃气公司运营的自动化和智能化进程，2017年住建部也发布了《城镇燃气工程智能化技术规范CJJ/T 268-2017》，为燃气管网的智能化、自动化运行管理提供了规范性的指导意见。

然而随着燃气公司智能管网建设的快速推进和高气质用户的增加，大部分燃气公司还是采用传统的调压模式，调压人员通过人工调节调压器来实现对出口压力的调整，这种传统SCADA控制模式，不能动态的对调压站出口及管网压力进行实时调节，当调压站及管网的压力变化时，永远处于被动、滞后的调节情况，特别是没有主动保护措施，调压过程中发生意外事故时，不能及时做出响应，所以如何科学、高效、安全的保证燃气管网供应成为生产运营部门的首要任务。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种天然气调压站远程调压调流控制装置，是在传统SCADA控制模式基础上进行的改进装置，控制装置通过增加的第二PLC可编程控制器和信号分配器，在不改变原有通讯模式的状态下实现对调压站压力调节阀的自动控制。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种天然气调压站远程调压调流控制装置，包括天然气输气管道调压线，调压线顺序设置有流量计、调压前压力变送器、监控调压器、调压间压力变送器、压力调节阀、调压后第一压力变送器，以及第一PLC可编程控制器，第一PLC可编程控制器通过通讯网络与远程调度中心通讯连接，其中：所述控制装置还设置有第二PLC可编程控制器和信号分配器，第一PLC可编程控制器和第二PLC可编程控制器之间通过RS485接口通讯连接，所述流量计、调压前压力变送器、监控调压器、调压间压力变送器、调压后第一压力变送器的信号经信号分配器分别接入第一PLC可编程控制器和第二PLC可编程控制器，压力调节阀是电动压力调节阀，电动压力调节阀控制信号接入连接第二PLC可编程控制器。

方案进一步是：在所述调压后第一压力变送器之后还顺序间隔设置有调压后第二压力变送器和调压后第三压力变送器，调压后第二压力变送器和调压后第三压力变送器信号经信号分配器连接第二PLC可编程控制器，调压后第二压力变送器和调压后第三压力变送器选用的是4-20mA模拟量信号变送器。

方案进一步是：所述信号分配器包括有RS485信号分配器、数字和模拟量信号分配电路，RS485信号分配器的输入端连接流量计RS485信号输出接口，RS485信号分配器将接收的流量计信号分为两路，一路连接至第一PLC可编程控制器，另一路连接至第二PLC可编程控制器，数字和模拟量信号分配电路将接收的调压前压力变送器、监控调压器、调压间压力变送器、调压后第一压力变送器的模拟信号分为两路，一路连接至第一PLC可编程控制器，另一路连接至第二PLC可编程控制器，所述第二PLC可编程控制器的调压控制信号经控制信号转接电路连接电动压力调节阀的控制输入。

方案进一步是：所述第二PLC可编程控制器通过通讯网络连接一个人机界面控制终端，人机界面控制终端用于实现对压力调节阀进行人工控制或自动控制的转换选择。

方案进一步是：所述调压前压力变送器、调压间压力变送器、调压后第一压力变送器选用的是4-20mA模拟量信号变送器。

本实用新型的有益效果是：通过增加的第二PLC可编程控制器和信号分配器，在不改变原有通讯模式的状态下实现对压力调节阀的自动控制，增加的人机界面终端，可无扰动的实现本地和远程自动控制模式的切换，可做到无需要人工干预，即可完成自主调控。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型信号分配器电路框图示意图。

具体实施方式

一种天然气调压站远程调压调流控制装置，如图1所示，所述天然气调压站远程调压调流控制装置包括从总管引出至用户之间设置的天然气输气管道调压线1，输气管道调压线1在总管引出端至用户2顺序设置有流量计3、调压前压力变送器4（压力传感器）、监控调压器5、调压间压力变送器6（调压间的意思：在调压器5与压力调节阀7之间）、压力调节阀7、调压后第一压力变送器8，以及第一PLC可编程控制器9，第一PLC可编程控制器9通过通讯网络与远程调度中心10通讯连接，流量计3、调压前压力变送器4、监控调压器5、调压间压力变送器6、调压后第一压力变送器8的信号直接连接第一PLC可编程控制器9，上述是传统SCADA控制模式，压力调节阀采用的是手动人工调节阀，需要现场操作调节。为了实现远程调节，在保留原系统的情况下：本实施例中，所述控制装置还设置有第二PLC可编程控制器11和信号分配器12，第一PLC可编程控制器9和第二PLC可编程控制器11之间通过RS485接口通讯连接交换信息，所述流量计3、调压前压力变送器4、监控调压器5、调压间压力变送器6、调压后第一压力变送器8的信号经信号分配器12分别送至第一PLC可编程控制器9和第二PLC可编程控制器11，压力调节阀7是电动压力调节阀，电动压力调节阀控制信号经由信号分配器12的转接端子12-3接入第二PLC可编程控制器11。

其中：在所述调压后第一压力变送器之后还顺序间隔设置有调压后第二压力变送器13和调压后第三压力变送器14，调压后第二压力变送器13和调压后第三压力变送器14信号经信号分配器12连接第二PLC可编程控制器11。增加的调压后第二压力变送器13和调压后第三压力变送器14与所述调压后第一压力变送器8一起用于对调压后的输气管道压力的精准测量。即：第二PLC可编程控制器11根据三个压力信号的平均值来调节电动压力调节阀。

传统的调压线设置一台监控调压器、一台手动人工调节阀，调压运行人员通过手动调整调压器的来实现压力调节。本实施例通过增加的第二PLC可编程控制器11以及将人工调节阀改换为电动压力调节阀，方便远程操控，另外第二PLC可编程控制器11作为调压调流专用控制器可以独立于传统SCADA系统独立运行。对于有传统SCADA监控RTU的可以把调压线上的监控仪表信号通过分配器接入SCADA系统。调压线上设备的设定和传统的调压模式不一样的地方就是把工作调压器换成了电动调节阀，为了增加调压调流的可靠性，在调压后设置了三块压力变送器。

实施例中：如图2所示，所述信号分配器12包括有RS485信号分配器12-1、数字和模拟量信号分配电路12-2，RS485信号分配器12-1的输入端连接流量计3的RS485信号输出接口，RS485信号分配器12-1将接收的流量计信号分为两路，一路连接至第一PLC可编程控制器9，另一路连接至第二PLC可编程控制器11，数字和模拟量信号分配电路12-2将接收的调压前压力变送器4、监控调压器5、调压间压力变送器6、调压后第一压力变送器8的模拟信号或数字信号分为两路，一路连接至第一PLC可编程控制器9，另一路连接至第二PLC可编程控制器11，用以继续保持原有传统SCADA控制模式的信号传递；当然调压后第二压力变送器13和调压后第三压力变送器14信号也可以同时连接至第一PLC可编程控制器9，增加的所述第二PLC可编程控制器11的调压控制信号连接电动压力调节阀7的控制输入，电动压力调节阀7的调节反馈信号也同时连接第二PLC可编程控制器11。其中的RS485信号分配器12-1和数字和模拟量信号分配电路12-2（一带二电路）都是已有技术， RS485信号分配器具有旁路功能，断电或故障不影响SCADA系统对流量计3数据的采集。

其中：所述第二PLC可编程控制器9通过通讯网络连接一个人机界面控制终端15，人机界面控制终端15用于实现远程对压力调节阀进行人工控制或自动控制的转换选择。

所述调压前压力变送器4、调压间压力变送器6、调压后第一压力变送器8和调压后第二压力变送器13、调压后第三压力变送器14选用的是4-20mA模拟量信号变送器。

实施例中的所述第二PLC可编程控制器10壁挂于天然气调压站设备间，属于安全区，采用220交流供电模式；流量计3、调压前第一压力变送器4、监控调压器5、调压前第二压力变送器6、压力调节阀7、调压后第一压力变送器8，调压后第二压力变送器13和调压后第三压力变送器14属于现场调控设备位于天然气调压站工艺管道现场，现场仪表采用屏蔽控制电缆和控制器进行连接，连接处考虑防爆设计；电动调节阀状态反馈开关量输入信号，接入控制器数字量输入通道端子；电动调节阀控制信号接入控制器模拟量输出通道端子，当现场调控设备需要同时接入中心站SCADA站控系统时，可通过控制器上的信号分配器将现场信号安全可靠的分配给站控系统。现场调试，系统上电，检查控制器和现场仪表、设备是否正常工作，通过控制器上的HMI进行运行数据的核对，包括进口压力、出口压力、监视调压器阀口开度、电动调节阀状态反馈等，核实无误后，进行调控参数设置，开始功能测试，全部功能测试完成即可转入试运行阶段。

控制器具有手动和自动控制模式，手动控制时，调控人员可依据现场工况的需要，手动输入开度命令，调节阀门的开度，实现对压力和流量的控制；自动控制模式时，调控人员只需完成调压目标值、调流目标值、最小压力设定值、最大流量设定值及其它边界保护条件的设定，控制器通过使用内部调压、调流专用PID控制回路进行自主的实时控制，不需要人工干预，即可完成自主调控。

上述天然气调压站远程调压调流控制装置实施例，通过增加的第二PLC可编程控制器和信号分配器，在不改变原有通讯模式的状态下实现对压力调节阀的自动控制，增加的人机界面终端，可无扰动的实现本地和远程自动控制模式的切换，可做到无需要人工干预，即可完成自主调控。