[科普中国]-压力流量控制

概述

在天然气输配系统中，上游供应的介质应为压力、流量稳定的洁净天然气。天然气站场通常的流程为：过滤升计量升压力(流量)控制。压力调节的范围应根据下游管道及设备设计压力确定，而流量调节不仅要考虑满足下游的最大需求量，同时还应该考虑上游自身供气能力或调度气量的需要进行流量控制。1

压力流量控制的意义通常描述天然气流量是指标况下的体积流量，压力和流量之间没有一一对应的关系，但是管道中的天然气压力降与流量可以简化成正比关系，即供气条件相同时(供气量、管径等)，管道中天然气用气流量越大，压力降越大。因此压力流量控制不可能同时控制压力和流量，而是在不同的情况下设定参数分别控制，但是控制原理都是相同的，即通过调节阀门的开度来控制流量的变化进而使被控制管道的流体压力、流速等参数符合控制要求，可以用同一个设备实现控制目标。

压力控制主要是为了下游的压力稳定，以及符合管道和设备的设计压力。而流量控制是为了上游气量的调度配置以及防止流量过大损坏计量设备，尤其是涡轮流量计。1

控制逻辑功能说明压力流量控制的主要控制逻辑功能如下。1

①阀状态:开到位、关到位、就地/远控、正常/故障、PID手动、PID自动、压力调节、保护流量调节、流量调节、高压保护调节、低压保护调节。

②控制模式:PID手动控制、PID自动控制。这两种模式发挥作用的前提是调节阀处于远控、无故障状态。另外，当调节阀处于PID自动控制时，可以选择压力调节或流量调节，但阀位开度会被限制在低阀位设定值和高阀位设定值之间。

③ PID手动控制:在人机界面(human machineinterface, HMI)输入阀位设定值，强制阀位开度。

④压力调节:在HMI输入压力设定值，PLC控制器将根据天然气出口压力反馈值对阀位开度进行PID自动控制。此时，保护流量调节起限流保护作用。

⑤流量调节:在HMI输入流量设定值，PLC控制器将根据天然气流量反馈值对阀位开度进行PID自动控制。此时，高压保护调节、低压保护调节起限压保护作用。

⑥保护流量调节:在压力调节过程中，当流量反馈值>流量保护设定值时，调节阀在lOS后将压力调节自动切换到保护流量调节，PLC控制器将根据流量反馈值对阀位开度进行PID自动控制;当压力反馈值>压力设定值，且98%保护流量设定值流量设定值，且98%高压保护设定值