高含硫气田集输系统安全控制技术研究(2)

3安全控制技术

3?1智能检测

智能检测是利用管道变形及腐蚀检测器进行检测，可对管道缺陷及设施进行准确定位，及时了解管线变形及腐蚀情况，掌握管道的原始数据，并在投产后进行周期性检测对比，预测泄漏发生的可能性，为系统的及时维护与检修提供科学依据。

智能检测技术包括管道清洁、几何变形检测、漏磁金属损失检测，以及管道内壁、轴向沟槽、环向槽等的腐蚀情况。通过对管道的基线检测，能够对管道缺陷及设施定位，为今后的检测提供对比分析数据，以便及时掌握管线的变形及腐蚀情况，合理地调整生产运行参数和防腐措施。

3?2防护措施及安全控制技术

高含硫天然气含有剧毒H2S，一旦发生重大泄漏事故，将对人民的生命和财产安全造成巨大损失。因此，安全措施成为高含硫气田开发的重中之重。

（1）站场布置安全措施：

①集气站场内凡产生有害气体和可燃气体的生产设施，按当地全年最小频率风向布置在站控室或明火区的上风侧。

②集气站内设置应急疏散门，每站两个，一个在大门处，另一个在装置区的围墙上。为了防止紧急情况下不能及时打开大门，故在其旁边增设小门，以便应急逃生。

（2）管网布置原则：

①沿线地势险峻、沟壑纵横，属典型山区、深丘地形，且穿越山涧、沟壑多。考虑到多数路段不具备机械施工条件，选线过程中应尽量利用现有交通条件，以方便运管、堆管、抬管、吊管、组焊，以及各种施工机具的进入。

②山区管线应多走山瘠线、垭口，少走合水线及比较陡峭的山顶，经过梯田时尽量垂直穿过，以减少保坎护坡工作量，并可增强管线的稳定性。

3?3自动控制系统

元坝气田17亿m2/a试采工程地面集输工程的自动控制系统采用以计算机为核心的监控和数据采集（SCADA）系统，该系统将达到在调度控制中心完成对全线进行监控、调度、管理的自动化水平。操作人员在调度控制中心通过SCADA系统即可完成对集输系统的监控和运行管理，沿线各站场可达到有人值守、无人操作的运行管理水平，而阀室无人值守。

SCADA系统分为三大部分：过程控制系统（PCS）、安全仪表系统（SIS）和调度中心控制系统。在每个控制接点（站场和阀室）均分别设置两套子系统：过程控制系统（PCS）、安全仪表系统（SIS），作为一个单独的网络节点，挂在相同的光纤通信子网及5?8G无线备用网络上，分别对应实时数据服务器和中心安全仪表系统上传或下载数据。其中，PCS主要负责正常的工艺流程控制和监视，SIS则负责对超出PCS控制范围的工艺控制对象进行相应的联锁保护。

3?4泄漏检测技术

（1）泄漏监测：

站场以及阀室设置点式红外可燃气田探测器和电化学式有毒气体探测器，以便于探测甲烷和硫化氢浓度。

阀室线路截断阀配套电子防爆管单元，可监测管线的压力变化情况，以推断管线是否存在泄漏。

隧道中设置开路式、红外吸收补偿式可燃气体探测器和电化学式有毒气田探测器，以便于探测甲烷和硫化氢浓度。

（2）含硫天然气泄漏激光监测装置：

基于调制半导体激光吸收光谱（TDLAS）学原理，利用二级管激光器的窄线宽和可调谐等特性，完成了用于隧道天然气集输管线泄漏的开放光路激光监测系统的研制和开发。该监测系统采用先进的定标方法设计，运行过程中无需标气，提高了系统的可靠性，可对CH4、H2S气体的特征吸收光谱同步实时监测，测量灵敏度高，测量下限达到PPM量级，具有微量泄漏预警技术特点。可监测1 000 m范围内的含硫天然气泄漏情况。

3?5紧急关断系统

紧急关断控制系统的作用是：当发生事故时能及时对系统进行关断，有效控制泄漏并确保人员和设备安全。

（1）紧急关断（ESD）功能设置：

ESD功能可在发生事故的情况下确保人员和生产设施的安全，防止环境污染，尽量减少事故造成的影响。系统的关断逻辑由安全仪表系统（SIS）来实现。ESD可对元坝气田含硫区块生产过程中的所有关键参数（如：压力、温度、液位、火/气探测设备）进行连续监视，当检测的安全参数超过限定值时，SIS将按照预定的ESD逻辑立即对生产设备进行操作，力争将生产过程控制到安全的状态，把发生恶性事故的可能性降到最低，保护人员、生产设备及周边环境的安全。

在站场进出口设置ESD手动按钮，调度控制中心、集气站控制室设置ESD手操台，阀室设置ESD手操面板。所有的ESD手操设备均是“防误操作”设计。

（2）紧急关断系统关断级别划分：

全气田的ESD紧急关断逻辑共分为以下4级。

ESD?1：气田关断。此级关断需触发气田站场的ESD?3级关断。

ESD?2：支线关断。此级关断需触发此支线沿线站场的ESD?3级关断。

ESD?3：集气站保压关断。生产流程以及辅助流程均关断，是否启动放空需根据现场实际情况确定，必须由站场指定的操作人员手动确认后触发。

ESD?4：单元关断。各工艺单元关断。

3?6安全泄放系统

为保护站场内的各种承压设备及满足管道事故泄放要求，对可能超压的设备、管道设置安全阀及放空系统，放出的气体进入火炬系统燃烧。

（1）放空火炬：

集气站场的所有设备、管道放空均进入火炬系统焚烧后排放。集气干线紧急关断后，如果需要放空泄压进行维修作业，管道中的含硫化氢天然气必须通过站场的火炬系统放空，严禁高含硫化氢的天然气不经火炬焚烧冷放。

火炬设施包括火炬筒体、塔架、长明灯、点火系统等装置。为了防止空气进入火炬筒体内发生爆炸事故，火炬筒体内通入燃料气作为密封气体。

（2）安全阀：

为了预防事故状态下设备因超压造成破裂，引发更大的事故，按照安全阀设置规定要求，在操作过程中可能超压的压力容器上均设置安全阀，安全阀的泄放量、定压、背压、校验和维护均按规定执行。

（3）紧急疏散广播系统：

为在事故发生的第一时间对事故可能影响区域内的居民进行报警和通知，设计了紧急疏散广播系统，事故地点通过电话或网络向指挥中心发送信息，按照储存好的方案，将广播信号通过基站发送给相应的终端。

该系统通过分户报警通知方式和分址调频控制防空警报方式对需要疏散的居民进行通知。分户紧急疏散广播系统主要针对室内居民进行通知，通过安装在每户中的报警通知终端设备对冬季密闭房屋内熟睡的居民进行报警通知。通过自动化和分组管理，该报警通知系统报警内容的清晰、明了，能够实现分组广播、分区疏散，可最大限度的保障居民的安全。

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