关于西气东输管道RTU阀室电源改造的研究.pdf

石 油工 程 建 设 关于西气 东输管道 霄r 溽塞电源改造的研究 端木君 ，梁富华，江 辉 中国石油西气东输管道公司，上海 2 0 0 1 2 2 摘 要 针对西气东输管道 R T U阀室T E G机组供电效率低 ，故障率和运行成本 高的问题 ，文章介 绍 了 R T U 阀 室供 配 电原 设 计方 案 ，提 出了采 用外接 电源 改造 和 太阳 能 系统改造 的具体 方 案 。R T U 阀室 电源改造 方案 实施后提 高 了管道 运行 的安全 性 ，降低 了运行 成本 。 关键词 长输管道 ；R T U阀室；电源改造 d o i l 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 1 8 0 引 言 西气 东 输 管道 甘 肃 以东 的 R T U 阀室 采 用 T E G 燃气发电机为主供电源 ．蓄电池组为备用电源的供 电方式 。由于 T E G机 组供 电效率低 ，耗气量大 ， 运行成本高 ．西气东输管道公 司 自2 0 0 8年 以来 已 完成 6 O余座 R T U阀室的电源改造 本文结合西气 东输管道 R T U阀室电源改造项 目提出改造方案 1 R T U 阀室供 配 电原设 计方 案 西气东输管道 R T U阀室采用无人值守 、远程 监 控 模式 R T U 阀室 配 置 的远 程终 端 R T U机 柜将 线路截断阀前后的管道压力 、阀位等信号远程传至 北京调控中心和上海生产调度室 ．实现数据采集和 远程监控。当 R T U阀室线路截断阀前后压差过大或 压降速率过大时 ．线路截断阀将 自动关断 ．如此时 发生断电故障，会导致远程监控失效。因此 ．应采 取有效措施确保 R T U阀室内的 R T U机柜 、通讯柜 等重要负载实现不问断供电 原 设计 方 案 中 ．R T U 阀室 的供 配 电系统 由 T E G燃气发 电机 、蓄 电池组 、直流配电箱等组成 如 图 1所示 。T E G采用热 电偶原理 ．将引 自主 管道的天然气燃烧产生的热能转换成 2 4 v直流电 ． 一 方面通过仪表间内安装 的直流配 电箱为 R T U机 柜 、通讯机柜 、阴保机柜等直流负载供 电．同时对 蓄电池组进行浮充电 另一方面 ．当 T E G机组故 障时 ．蓄电池组为直流负载补充供 电 2 T E G 燃气 发 电机组存 在 的 问题 T E G燃 气 发 电机 组 广 泛 应 用 于 天 然 气 长 输 管 眦4v 彝 蓄电池 f f l f I 1 l l 电涌 保护器 通讯 RT U 阴保 火灾报 照明 备用 机柜 机柜 机柜 警机箱 图 1 原 R T U 阀室 供 配 电 系 统 示 意 道，但存在以下缺点 1 故 障率高 T E G机组 易受 天然气气质影 响 ．管道湿气会造成减压箱 内加热器工作不稳定 ． 在低温季节易引起燃气管道冰堵 ．造成 T E G停机 2 维护工 作量大 。T E G长期 运行会 导致 燃烧 室积碳 、滤芯阻塞、阀门漏气等问题 ，降低机组效 率 ，严重时造成机组停机 ，故需要人员定期维护 ， 及时更换备件 ．增加了维护成本 3 耗气量 大 。T E G机 组耗气 量 大 ，平 均每 台 机组 日耗气 4 8 m 。 ．每年 消耗 大量 的天然 气资 源 综上所述 ．根据安全生产和节能增效 的要求 ． 需改变 R T U阀室的供配电方式 ．提高供 电可靠性 。 3 RT U 阀室 电源 改造 方案 R T U 阀 室 电源 改 造 采 用 外 接 电源 改造 和太 阳 能系统改造两个方案 自2 0 0 8年 以来 ．西气东输 管道公 司已陆续开展 了 3期 R T U阀室电源改造项 目．已对 4 9座 R T U 阀室实 施 了外接 电源 改造 ．对 1 1 座 R T U阀室实 施 了太 阳能系统 改造 第 3 9卷第 5期 端木君等 关于西气东输管 道 R T U阀室电源改造 的研究 6 5 3 ． 1 R r U阀室外接 电源改造方案 随着我国城网、农网供 电范围及供电可靠性不 断扩大 和提 高 R T U阀室外接 电源改造 的主供 电 源引 自阀室 附 近 的 3 8 0 V ／ 2 2 0 V或 1 0 k V外 电线 路 外 电供 电正常时 ．由外接电源为负载供电，同 时对蓄电池组浮充电当外电故障时．由蓄电池组 向负载提供补充供电当蓄电池组容量不足时．维 护 人 员可 手动 投 入 T E G机 组 ．实现 对 R T U 阀室 白 控 、通信等重要负载的不间断供电。 外 电引人 AC 3 8 0V YJ V2 2 0．6 ／ l k V 54 mm DN 3 2 终端杆 跌 计量柜 3 ． 1 ． 1 3 8 0 V ／ 2 2 0 V外接 电源改造 见 图 2 R T U 阀室 3 8 0 V ／ 2 2 0 V外 接 电源 引 自阀室 附近 的供 电线路 ．经户外 计量箱后 ．铠 装 电缆引下人 地 ．直埋敷设至户 内高频电源开关 ．经高频 电源开 关内整流器整流后 ．D C 2 4 V电源一路接入直流配 电箱为阀室内通信 、仪表、火灾报警系统等重要负 载供电 ．另一路接人蓄电池组 ．形成蓄电池组的浮 充和 泄放 通道 3 ． 1 ． 2 1 0k V外接 电源改造 见图 3 YJ v o．6 ／ 1 kV 2 2 5mm2 DN 3 2 高频开关电源柜 蓄电池 Y J V 一 0 ．6 ／ 1 k V 22 5mm DN 3 2 直流 配电箱 通信 仪表 阴保 照 明 D C 2 4V 火灾报警机构 图 2 RT U阀室 3 8 0V ／ 2 2 0V外接电源改造配电系统示意 图 3 RT U 阀室 1 0 k V外接 电源改造配电系统示意 R T U阀 室 1 0 k V外 接 电源引 自阀 室 附近 l 0 k V 外 电线 路 ．经户 外终 端杆 杆上 变压 器 和计 量箱 后铠 装电缆引下人地 ，直埋敷设至户 内高频电源开关 ； 户内部分改造工程量与 3 8 0 V ／ 2 2 0 V外接 电源改造 相同。 R T U阀 室 3 8 0 V ／ 2 2 0 V和 1 O k V外 接 电源 改造 各 有优 缺 点 1 0 k V外 电线 路 带载 能 力 强 ，供 电稳 定性好 ．但投资成本高 ．适用于大功率的通讯基站 R T U 阀室 3 8 0 V／ 2 2 0 V外 电线 路 带 载 能力 差 ．电 压波动较大 ，但供 电线路短．投资成本低 ，适用于 一 般功率的 R T U阀室 3 ． 2 RT U 阀室太 阳能 系统 改造 R T U 阀室 太 阳能系统 改造 主要应 用在 陕西 、 甘肃和宁夏段等 日照时间充足、太阳能资源丰富的 地 区 改造后 的 R T U阀室采用独立 的太 阳能供 电 系统 ，包括太 阳能板阵、汇流盒 、控制器等 ，并保 留原 阀室 中的 蓄 电池 、直流 配 电箱 和 T E G 如 图 4 所示 控 制 器 根据 输 出 电压 的情 况 自动 控 制太 阳 能板阵的投入和切除，并控制蓄电池的充 、放电进 程 。在 白天 日照充足 的情 况下 ．由太 阳能 系统 为负 载供电 ．同时为蓄电池组浮充供电在夜晚或阴雨 天 ．太阳能系统供电不足时 ．由蓄电池组向负载补 充供 电当蓄电池组容量不足时 ，维护人员可手动 投入 T E G机组 ．实现以太 阳能 系统为主供 电源 ． 蓄 电池组 和 T E G机 组 为后备 电源 的供 电方式 与 R T U阀室外接 电源改造相比 ．太 阳能供 电 系统 日常维护工作量小 ．系统运 行稳定 ．特别对 于交 流电网供 电质量差 的地 区 ．采用太 阳能供 电 系统 能够稳定地 向负载供 电 ．可 避免 由于电 网供 电质量差 而引起设备故 障 但太 阳能供 电系统受 外 界 自然 环 境 制 约 ．不 适 用 于 阴 雨 天 较 多 的 华 东 和 华南 地 区 石 油I t j {f建 设 手动阕室一体 灌漏监测终端的研制 吴 琼 ，邱红辉 ，孙 异 ，王洪超 ，孙 巍 ，王海明 2 1 ． 中国石油管道科技研究中心，河北廊坊0 6 5 0 0 0 ；2 ． 河北工业大学电气工程学院，天津 3 0 0 1 3 0 摘 要文章介绍了负压波法泄漏监测技术的工作原理 ，并结合管道 沿线无人值守手动 阀室的环境 条件 ．总结 了手 动 阀室在 改造和征 地 方面 的 问题 ．提 出一种 满足手 动 阀室环境 要 求的一 体化 泄 漏监 测终 端 ；介 绍 了终端各 子 系统 的组成和 工作 原理 ，终 端的安 装方 式、具体 设计 及其 特 点和优 势 。现 场应 用 实践证 明该终 端具 有 良好 的稳 定性和 适应性 关键词 长输管道 ；手动阀室；泄漏监测；终端 ；研制；负压波 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 - 2 2 0 6 ． 2 0 1 3 ． 0 5 ． 0 1 9 0 引言 随着 油气管 道事业 的发 展 ．管道泄 漏监 测技术 包括负压波技术对管道安全保 障的作用越来越 大 由于 一些管 道里 程数 的不断 增大 ．油气 管道 站 场 间及 站 场 与 R T U 阀室 间 的距 离 越来 越 大 ．有些 地区已经超出了在役负压波泄漏监测系统的有效监 测范围 为解决该问题 ．可行办法是在相隔较远的 站场或 R T U阀室之间的手动阀室 内增设泄漏监测 终端。但 目前的手动阀室不具备供电条件 ．且一般 占地面积较小 ，若对其进行改建 ，会 出现因征地 、 通信和供电等方面原因造成建设成本过高的问题 为解决上述问题．本文提 出了一种集数据存储 处理 、光纤通信 、太阳能供电为一体的具有工业级 设计 、功耗低、体积小的油气管道手动阀室一体化 泄漏 监测终 端 1 负压 波泄漏 监测技 术 目前国内油气管道所使用 的大部分泄漏监测系 统均采用负压波技术 ．其监测原理是 当管道发生 ”卜 ” 卜 “ 卜 n 一卜 n卜 一卜 一 卜 一一一“-一”*一 ”* ””””- 卜 ” “一_ 卜n 卜 “卜 一卜 “卜 “ 卜 ” 卜 “ 卜 一 卜 ” r一 - 卜 ”一” _ 一” 一 太 阳 能 电 池 子 阵 } 旦 竺 ． ． ．} 旦 生 包 D C 24 V I 系薯 I 至2 4 V 负 载 太 阳 能 电 池 子 阵 2 竺 蠢 垂 DC 24V J l 太阳能电池子阵Ⅳ _ 兰 4一 汇流盒Ⅳ 兀 DC 2 4V - l 蓄电池组 I D C 2 4 V T E G I 图 4太 阳能 供 电系 统 示 意 4实施改 造的效 果 根据 2 0 1 1年的统计数据 ．R T U阀室 电源改造 前 每座 阀室 T E G机 组年 平 均发生 费用 为 4 7 6 8 9 元 采 用太 阳能系统 改造后 ．每 座 阀室年平 均发 生费用 为 1 5 9 0 0元 采用外接 电源改造后 ．每座阀室年 平均发 生 费用为 2 2 1 0 5元 综上所述 ．R T U阀室电源改造 为实现阀室重 要负载的不间断供电提供了有效保障．同时又节省 了运行管理和维抢修成本 ．节约了宝贵的天然气资 源，符合国家提倡的节能减排要求 ，对于保障天然 气长输管道安全 、平稳运行具有积极的意义。 作 者 简介 端 木 君 1 9 8 1 一 ， 男 ， 上 海 人 ， 工程 师 ，2 0 0 7 年毕 业于上海海事 大学电气工程及 自动化专业 ，硕士 ，主 要从事电气管理工作 收稿 日期2 0 1 2 1 0 1 9修回 日期 2 0 1 3 - 0 5 1 8