由于很多氣田處在北方寒冷地區，為了避免集氣輸送過程中出現凍堵、冷凝現象，經常會在其集輸過程中進行電伴熱處理。常規的電伴熱系統，主要依靠金屬電阻絲或者碳纖維束結導線對管道進行加熱處理的，它的發熱控制屬于定功率加熱，只能在有效溫度區間之內，可以發揮良好的作用，一旦介質溫度超過這個區間，它的工作效能將大大下降。為此工程技術人員發明了一種帶PID調節器的天然氣集輸管道電伴熱系統，它能根據不同的外在環境條件，對發熱功率進行自動化的控制，這大大提高了其對環境變化的適應能力，很好完成了對天然氣的伴熱處理，避免天然氣在運輸過程中出現凍堵現象。
1、PID調節器的基本工作原理
PID調節器又稱為比例、微分、積分控制器，它分為數字PID調節器和模擬PID調節器，它在運行過程中會對被控制量和給定量的差值進行比例、微分、積分、運輸，并將運算的結果進行相加處理，并合成有效控制信號，用于直接對執行器件進行控制。
PID調節具有相應速度快、調節動作迅速、余差小、能根據偏差信號的變化趨勢而變化的有點，是目前在工業領域應用最對也最成熟的自動控制技術。它具有非常高的魯棒性，非常適合那些沒有詳細數學模型的控制系統，隨著微型單片機技術的不斷發展，它的應用范圍越來越廣。
2、PID調節器在天然氣管道電伴熱上的應用
由于在本方寒冷地區平均氣溫變化較快，采用常規的伴熱技術往往很難達到很好的效果，不是造成電能的過多浪費，就是造成集輸質量的下降。將PID調節系統有效應用在了天然氣管道電伴熱系統中，可以有效穩定天然氣的傳輸溫度，這大大減少了過多的電能消耗和帶來電伴質量的提高，在實際工作中發揮出了非常好的應用效果。
帶PID調節器的天然氣管道伴熱系統主要由PID調節器、功率調節器、電伴熱帶、溫度傳感器組成。溫度傳感器布置在天然氣的出井出，主要用于對出井天然氣溫度的測量，并將測量溫度轉換成數字信號，并通過數據傳輸總線，將溫度數據傳送到調節器中。還有一個溫度傳感器布置在管道中，它也會對管道中天然氣的溫度進行實時采集，并將轉換結果也傳輸到PID調節器中。PID調節器會對兩個溫度信號的差值進行比例、微分、積分運算，并將實際運算結果進行累加，最終形成控制信號。此控制信號用于直接對功率調節器進行控制，以此來控制功率調節器的輸出電壓，該電壓將直接作用于電伴熱帶，并根據電壓高低的不同，而釋放出不同的發熱功率。
3、PID調節電伴熱與常規電伴熱效果的比較
常規的電伴熱系統屬于定功率發熱系統，在管道溫度較高時，將造成大量電能的浪費，當管道溫度較低時，又不能起到很好的防凍堵效果。而在采用PID調節電伴熱系統后，系統會將管道溫度和設定溫度進行比較，并計算出差值，并利用差值自動對電伴熱系統的發熱功率進行調整，它能將管道溫度的波動控制在一個較小的范圍，這樣就大大節約了無謂電能的浪費，也能起到應有的防凍堵作用。
目前該技術在實際應用過程中，由于環境和集氣運輸要求的不同，這對PID調節器有著不一樣的技術要求，因此對其比例、微分、積分參數的確定就顯得十分重要，這也是該技術應用中的難點，大家可閱讀白志剛編著的《自動調節系統解析與PID整定》輕松學習PID整定技術。目前通常采用的參數調整方法有經驗法和現場調試法，經驗法主要利用技術工程人員在長期的工作當中所摸索的經驗，調試法主要通過現場調整參數，并實際運行，如果效果不好，再對參數進行調整，直到到達滿意的應用效果為止，因此其調整周期往往較長，但其對調試人員的要求會大大降低。
在我國的北方有大量的天然氣田，天然氣在實際集輸過程中，很容易受到寒冷天氣的影響，而產生凍堵現象。為此一般都要對管道進行電伴熱處理，傳統的電伴熱系統，不能良好適應天然氣出井口溫度變化的影響，不僅對電能浪費巨大，有時也不能起到很好的防凍堵作用。而帶PID調節器的電伴熱系統很好的解決了這個問題，它能將管道溫度穩定在一個比較小的區間， 因此既節能又可以起到有效的防凍堵效果，實際生產中應大力推廣使用該技術。
作者簡介： 張冉，中國石化中原油田普光分公司采氣廠大灣采氣區
