天然气管道属于输送天然气常用的一个设施，由于我国土地非常宽广，所以天然气管道的范围以及跨度均非常大，而且我国各个区域的环境差距非常大，大部分的天然气管道会位于山区、林区、河流等环境，就很容易导致天然气管道出现问题，因此必须采用先进的仪表和自动控制系统对其进行有效的监测，以保证天然气管道的安全。因为天然气管道使用的仪表比较特殊，我国仪表满足不了要求，所以需要引入国外的先进仪表，主要包括：蒸发器、混合器、热值仪、流量计和PLC等等，将先进的仪表用于自动控制系统当中，不仅具有很大的经济效益，而且还使自动控制系统变得更加准确、可靠，充分达到使用的要求。由此可见，对仪表及自动控制系统进行设计非常的重要，于是就对仪表选型、自动控制系统设计方案和安全等方面展开了详细的研究。
一、天然气管道中仪表及自动控制系统设计的必要性
因为我国天然气管道输送发展较晚，很多技术还没有成熟，需要引进国外的先进技术实施管理。虽然管理的效果很好，但是为了加强我国技术的发展水平，就必须设计出有效的仪表及自动控制系统，以良好管理我国的天然气管道，确保管道安全、稳定运行，同时显著增强我国的竞争实力，给我国经济发展与社会发展均带来促进的作用，使我国的科技水平越来越高。
二、仪表的选型
仪表对天然气管道来说非常的重要，其不仅会影响参数的准确程度，而且还会影响自动控制系统的稳定与安全，所以必须采用合理的仪表，并良好配置自动控制系统。对于天然气管道来说，自动控制系统应具备以下几个方面：第一，具有一个中央控制室，并可靠连接计算机，这样能够良好监测天然气管道的温度、压力以及流量等等。同时检测信号应当分成两部分，一部分用于仪表盘的仪表，另一部分用于计算机。对于重要的参数还应运用声光报警设施，并能够借助计算机输出和打印。第二，采取一些安全防护措施，因为天然气具有易燃、易爆的特性，所以部分电阻元件和分析元件应采用隔爆型，其他的零件均应采用防爆型。同时为了确保安全，还应在特殊区域安装报警系统。第三，所有的检测处都应当在计算机上显示画面，并在报警的时候具有提醒。同时重要设施的运行状态也应在计算机上显示画面，如螺杆压缩机、循环热水泵等，以便于良好的监管。第四，自动控制系统的监测回路应当简便、合理、可靠、准确，同时合理的降低投资成本。根据我国仪表以及天然气管道的实际情况，最终选用了DDZ-Ⅲ型的仪表。选用此种型号仪表的主要原因为：首先，仪表安全性很高，配置灵活，其信号采用的是IEC标准，能够配备多种型号的变送器，所以应用非常的灵活。其次，仪表的反应速度非常快，而且十分准确，还能有效解决机构没有本安属性的问题，现阶段DDZ-Ⅲ型仪表已经使用了十多年，仪表依然反应非常迅速，准确性非常高。再次，投资成本低，能够良好连接计算机。最后，能够良好用于自动控制系统当中，因为该仪表的供电量为24VDC，所以能够良好用于自动投入的备用直流电源当中。在天然气管道中较为关键的仪表就是变送器，其主要是测量天然气的液位，因为天然气非常容易气化，为准确测量天然气的液位，增强变送器的准确性，便运用了插入式的法兰液位变送器，并调整了变送器的量程。另外，空气和天然气的比值非常重要，必须严格管控该项指标，所以就运用了热值仪以及分析仪，其中热值仪主要是调节空气和天然气的比值；分析仪主要是分析氧气含量的，其作用非常大，效果非常好。
三、自动控制系统的调节回路
为使蒸发器稳定运行，就在蒸发器的进口处安装了热水调节设备以及报警装置，同时与计算机进行联网。因为自动控制系统运用的是本安型，所以信号都会经过安全栅。当热电阻温度信号经过安全栅的时候，会将其转变成两个标准信号，分别为：1-5VDC和4-20mADC。其中，1-5VDC是调节器的；4-20mADC是计算机的，此调节回路非常的简单、高效。
四、天然气管道的防爆措施
因为天然气具有易燃易爆性，其危险等级非常高，所以我国特别针对天然气管道的建设以及管理均提出了防爆的要求和措施，要求安全措施必须和主要项目一同施工和竣工，同时还要求必须采用有效的仪表及自动控制系统，以良好监测天然气管道的使用情况，避免管道因泄漏、腐蚀等情况而引起爆炸。于是就采用了DDZ-Ⅲ型的仪表，该仪表最大的优势就是具有本质安全回路。不过需要采取良好的防爆措施，这样才能具有整体防爆的作用，真正发挥本安的效果，进而保证天然气管道的安全。在防爆措施当中仪表及自动控制系统设计较为关键的内容有：现场仪表的检测、重要仪表的设置、线路的整体布置以及接地等情况。
（一）现场仪表的检测
现场仪表属于防爆的关键，常见的现场仪表有：纯电阻元件、可燃气体分析元件、变送器以及阀门定位器等等，这些仪表都需要经国家防爆机关检验，并贴上防爆的标识。
（二）重要仪表的设置
因为天然气非常容易发生气化，气化的天然气会和空气相混合形成混合气，当混合气的浓度到达1.68％时，就很容易发生爆炸，所以为了避免此种情况发生，就设计了检测气体的报警装置，并且报警值的设置要小于爆炸值，这样能够充分保证天然气管道的安全，有效防止爆炸发生。
（三）线路的整体布置
因为控制室、电缆沟、仪表均存在本安电路与非本安电路，为了保证安全，不可存在静电感应、电磁感应等情况，所以就需要分别布置接线端子排与汇线槽，并且两者之间的距离应在50mm以上，如果两者的距离小于50mm，就需要采用绝缘板进行隔离。埋地线应分开穿管，其深度应在700mm以上。
（四）接地
接地情况不仅会影响仪表及自动控制系统的稳定性与安全性，而且还会影响仪表和自动控制系统的准确性和可靠性，所以为了提升仪表及自动控制系统的准确性，就在每个设施上均安装了专门的汇流铜排，同时仪表接地和防雷接地分开设置，其距离在2m以上，接地的电阻必须小于4Ω。
五、总结
通过上述内容可知，天然气管道的安全非常重要，必须保证其安全稳定运行，这就需要采用先进的仪表和自动控制系统对其良好管理，同时保证仪表及自动控制系统与计算机良好联网，这样才能实时监测管道的运行情况，并且还要注意防爆方面，因为天然气具有易燃易爆的特征，就需要采取有效的防爆措施，防止管道爆炸，保证天然气管道正常稳定运转。
参考文献
[1] 吴伯沛. 3000t/a苯甲酸氧化工段自控系统设计技术总结. 炼油化工自动化，1994（4）:9 - 12.
[2] 李明欣. 天津市塘沽燃气有限公司燃气调度综合管理系统实施[J]. 城市建设理论研究（电子版），2013.
[3] 金俊文，何东升，陈宏. ESD系统在西气东输二线西段工程中醮应用与研究[J]. 中国仪器仪表，2011.
[4] 赵国敏，王向明，张少仲，王美燕，刘忠平. SCADA系统在天然气管道工程中的应用[J]. 油气田地面工程，2008.
[5] 高原，王勇. 长输管道控制系统设计[J]. 2011中国石油化工重大工程仪表自控技术高峰论坛，2011.
[6] 王中元，罗东坤，王刚，刘璘璘. 中国天然气利用业务的发展规律与展望[J]. 天然气工业，2014.
