淺談城市燃?xì)庹{(diào)壓計量站的設(shè)計

王 瓏，杜龍飛

（山西太原市煤氣公司，山西 太原 030024）

城市燃?xì)馐乾F(xiàn)代化城市必不可少的清潔燃料，對保護(hù)環(huán)境、減少污染、方便生活、繁榮經(jīng)濟(jì)等方面起著非常重要的作用。城市燃?xì)庹{(diào)壓計量站是燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)工程的核心組成部分。隨著大型工業(yè)及公共福利用戶的不斷涌現(xiàn)，與之配套的調(diào)壓計量站將面臨新的問題，為了滿足不同用戶的用氣量和用氣壓力等方面的要求，應(yīng)根據(jù)調(diào)壓、計量設(shè)備的工作原理和性能并結(jié)合用氣點(diǎn)附近燃?xì)夤芫W(wǎng)的水力工況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

1 調(diào)壓器選型

1.1 常用調(diào)壓器

在燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中一般有過濾、調(diào)壓、放散、切斷以及流量、壓力、溫度測控等裝置。調(diào)壓器是整個系統(tǒng)的核心。它能自動調(diào)節(jié)燃?xì)獬隹趬毫?使其穩(wěn)定在某一壓力范圍。按作用方式不同可分為直接作用式和間接作用式(帶指揮器)。調(diào)壓器是降壓設(shè)備,使進(jìn)入閥體的高壓氣流不停地在閥內(nèi)轉(zhuǎn)向、摩擦并經(jīng)閥口節(jié)流摩擦造成能量的消耗。另一方面可使部分壓能轉(zhuǎn)變成動能。

直接作用式調(diào)壓器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口壓力變化移動調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要是小型調(diào)壓器，這類調(diào)壓器通過流量小，主要適于居民用戶和食堂餐飲等用氣量不大的公共福利，它可以將用戶和中壓或高壓管道連接起來，所以又稱為用戶調(diào)壓器，直接作用式調(diào)壓器很多，如NORVAL調(diào)壓器、SM型低壓調(diào)壓器、意大利塔塔里尼MBN調(diào)壓器，還有目前太原市煤氣公司現(xiàn)有300余座調(diào)壓站中80%左右采用RTZ-NL型調(diào)壓器和RTZ-21/SN（A）型調(diào)壓器。直接作用式調(diào)壓器體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，一般只用于中低壓調(diào)壓，當(dāng)口徑或通過流量較大時，出口壓力所流量的變化脈動大，穩(wěn)壓效果差。所以為了克服直接作用式調(diào)壓器的缺點(diǎn)，對口徑或通過流量較大的調(diào)壓器都采用間接作用式。

間接作用式調(diào)壓器中，燃?xì)獬隹趬毫Φ淖兓怪笓]器動作，接通能源使調(diào)節(jié)閥門動作。常見的間接作用式調(diào)壓器有雷諾式調(diào)壓器、自力式調(diào)壓器、T型調(diào)壓器、活塞式調(diào)壓器和曲流式調(diào)壓器。

雷諾式調(diào)壓器調(diào)節(jié)壓力較低，在中低壓兩級系統(tǒng)管網(wǎng)中常用，區(qū)域調(diào)壓器一般采用雷諾式調(diào)壓器。

自力式調(diào)壓器結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、操作維護(hù)方便，多用于門站，但FK自力式調(diào)壓器常有出口壓力不夠穩(wěn)定的缺點(diǎn)。

T型調(diào)壓器適用廣泛，對介質(zhì)要求不太嚴(yán)格，可作為各壓力等級的調(diào)壓站。

活塞式調(diào)壓器性能穩(wěn)定、關(guān)閉壓力可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、便于檢修，適用于區(qū)域調(diào)壓站和專用調(diào)壓站。

曲流式調(diào)壓器結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、調(diào)節(jié)范圍廣、靈敏度高，關(guān)閉嚴(yán)密、運(yùn)行噪聲小及維修周期長，常用來控制大流量管線的壓力與流量，適用于門站、分配站調(diào)壓、區(qū)域調(diào)壓及用戶調(diào)壓使用。

1.2 選擇調(diào)壓器的額定流量

調(diào)壓器不宜在全開啟狀態(tài)下工作，以閥芯的位移不超過最大行程的90%為宜，此時調(diào)壓器的額定流量Q0與計算流量QP的關(guān)系為：

Q0=（1.15～1.2）QP

調(diào)壓器的計算流量一般按其承擔(dān)管網(wǎng)計算流量Qj的1.2倍確定：

Qp=1.2Qj

所以調(diào)壓器的額定流量Q0與調(diào)壓器承擔(dān)的管網(wǎng)計算流量Qj的關(guān)系為：

Q0=（1.38～1.44）Qj

管網(wǎng)的計算流量是調(diào)壓器額定流量的69%～72%。

2 計量儀選型

在調(diào)壓計量站設(shè)計中，計量工程設(shè)計作為買賣用氣雙方的一桿計量公平秤，必須做到科學(xué)、公正、公平、公開。必須嚴(yán)格遵守計量法規(guī)，嚴(yán)格按照國標(biāo)和國際標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)計量設(shè)計的要求進(jìn)行設(shè)計，嚴(yán)格執(zhí)行并遵守買賣用氣雙方在簽定用氣合約中的某些約定，嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)管理、行業(yè)法規(guī)上的相關(guān)條款、規(guī)定，并向業(yè)主提交經(jīng)過科學(xué)論證、科學(xué)計算所采用的計量方式與計量儀表設(shè)備有關(guān)的技術(shù)參數(shù)、計算數(shù)據(jù)，避免人為因素影響所產(chǎn)生的投資浪費(fèi)與計量精度誤差，并為企業(yè)計量管理部門綜合考證核實(shí)每個用氣點(diǎn)的計量數(shù)據(jù)，提出科學(xué)詳實(shí)的計量數(shù)據(jù)，降低各分計量表與總計量表之間因不同計量工況、選用不同計量表具所產(chǎn)生的系統(tǒng)精度誤差，為管理部門在搞好計量降差工作奠定基礎(chǔ)，設(shè)計出使貿(mào)易雙方都滿意的合格計量秤。

2.1 計量設(shè)計中應(yīng)注重的幾點(diǎn)關(guān)鍵問題

計量儀表是貿(mào)易雙方結(jié)算的法定依據(jù)，因此在計量工程設(shè)計中必須注重以下幾點(diǎn)：

（1）用氣雙方的供氣條件、不同時期供氣、用氣氣量，燃?xì)饨橘|(zhì)的組分、密度、熱值，上游供氣方的計量設(shè)備與條件。

（2）本項目中燃?xì)夤に嚵鞒?，最大供氣壓力、最小供氣壓力，正常運(yùn)行時的壓力范圍。

（3）本項目中設(shè)計的最大流量、最小流量、正常運(yùn)行時的流量，并以上述壓力、流量計算出流量計所需的合理管徑、流量計設(shè)備口徑，前后直管段的長度和精度要求。

（4）對不同用戶還需要了解用戶用氣設(shè)備的同時工作系數(shù)，不同季節(jié)下的設(shè)備用氣負(fù)荷，單臺用氣設(shè)備時和正常設(shè)備檢修時所需的用氣負(fù)荷工況。

（5）要全面分析考慮對進(jìn)口、國產(chǎn)的流量計算機(jī)、流量積算儀在處理流量、密度、溫度、壓力、粘度、色譜信號的功能作用，及智能輸出與通訊接口問題。

（6）在國標(biāo)、國家計量院技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中未列入以及目前暫時未有具體技術(shù)規(guī)定的國外已成熟的先進(jìn)計量儀表設(shè)備的選用，應(yīng)暫時參照執(zhí)行國外最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

所以，在設(shè)計工作中把握好上述幾個重點(diǎn)問題，將對企業(yè)在查找計量降差原因上、搞好計量管理上起到技術(shù)指導(dǎo)作用。

2.2 常見計量儀表的選擇

目前，太原市燃?xì)庑袠I(yè)范圍內(nèi)在民用計量表和小型公共福利用戶（Q≤150 m3/h）選用上普遍采用皮膜式計量表，在工業(yè)用氣計量儀表的選用則種類繁多。下面筆者以在工程設(shè)計中所得到的體會，對工業(yè)用氣計量儀表的不同應(yīng)用與產(chǎn)生影響進(jìn)行淺述。

2.2.1 孔板流量計

孔板流量計的應(yīng)用在國內(nèi)外已有相當(dāng)長的歷史，現(xiàn)代生產(chǎn)的在線式高級孔板閥流量計可在不停氣的情況下更換孔板片、調(diào)定現(xiàn)場智能差壓變送器量程以滿足不同壓力、流量需要，配以寬量程專用流量積算儀進(jìn)行溫度、壓力、密度補(bǔ)償修正積算，可適用于大流量計量的城市門站、中高壓儲罐站、大型工業(yè)及公共福利用戶，不足之處為前后直管段較長、壓力損失較大，經(jīng)常受到場地的限制。

2.2.2 容積式流量計

容積式流量計以羅茨流量計為代表，目前太原市使用最為廣泛的計量儀就是羅茨流量計。以其計量精度高、量程比寬、無前后直管段要求，應(yīng)用歷史悠久，配以高科技的智能表頭、或電子校正儀，具有溫度、壓力、補(bǔ)償修正積算功能，適用于中低壓調(diào)壓站、工業(yè)福利用戶計量使用，可計量大流量和小流量，不足之處為大口徑流量計體積較大、設(shè)備較重、對氣質(zhì)過濾要求嚴(yán)格，目前高壓段計量設(shè)備不全。

2.2.3 速度式流量計

速度式流量計種類繁多，它們中主要的代表有國內(nèi)外渦輪式流量計、旋進(jìn)旋渦智能流量計、超聲波流量計。由于速度式流量計大部分用于超大流量的燃?xì)庥嬃?，且價格較貴，所以目前多用于天然氣門站和超大型工業(yè)用戶（如太鋼不銹鋼生產(chǎn)線）。

2.3 計量設(shè)計的數(shù)據(jù)通訊對結(jié)算與降差的影響

完善的計量工程設(shè)計不但要正確選用不同范圍的計量儀表，還必需要建立有在線的計量數(shù)據(jù)采集通訊，在一些大型場站設(shè)計中計量數(shù)據(jù)采集通訊都能做到在線傳遞，貿(mào)易雙方隨時監(jiān)測、校正核實(shí)用氣計量數(shù)據(jù)差額，做到出現(xiàn)問題即時修正，可是在一些大型工業(yè)福利用戶的計量設(shè)備上，目前還沒有做到在線數(shù)據(jù)采集通訊監(jiān)測，計量管理部門有時在計量核實(shí)收費(fèi)上，只能依賴于現(xiàn)場的計量儀表機(jī)械讀數(shù)，當(dāng)表具計量出現(xiàn)故障時、或計量數(shù)據(jù)有問題時就不能科學(xué)地解決，對于計量用戶還將會出現(xiàn)下限流量不計量白用氣的現(xiàn)象產(chǎn)生，再加上一些不應(yīng)該出現(xiàn)的人為因素，這都是計量偏差產(chǎn)生的重要原因。所以，在今后的計量工程設(shè)計中與計量管理上必須要選用帶有智能輸出通訊接口的計量儀表設(shè)備，目前羅茨智能表頭、旋進(jìn)旋渦智能流量計都具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通訊傳輸功能和遠(yuǎn)程電話撥號通訊功能，這樣管理部門只需有一臺計算機(jī)、一個調(diào)制解調(diào)器和一套專用通訊流量軟件，即可完成上述繁瑣的人工核查工作，這將是解決企業(yè)計量降差最簡單最有效的辦法之一。

3 調(diào)壓計量站的優(yōu)化設(shè)計

總之，對于調(diào)壓計量站設(shè)計應(yīng)從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)管理3方面加以綜合考慮。技術(shù)方面首先要滿足調(diào)壓計量設(shè)備能否滿足實(shí)際工作條件（如用氣設(shè)備的壓力和流量要求）和場地條件。對于計量儀壓力損失過大的設(shè)備（如孔板流量計），宜將計量儀設(shè)置在中壓部分。對于大流量的用戶，還應(yīng)選擇間接作用式調(diào)壓器。目前，城市用地非常緊張，所以在進(jìn)行調(diào)壓計量站設(shè)計時還需選擇結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)管理方便的調(diào)壓計量設(shè)備。經(jīng)濟(jì)方面除了充分考慮調(diào)壓、計量設(shè)備的實(shí)際價格外，還應(yīng)考慮調(diào)壓計量站其他附屬設(shè)備（閥門）的數(shù)量，安裝的復(fù)雜程度等，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，必須考慮維護(hù)管理的難易程度。既要避免盲目追求先進(jìn)，造成資源浪費(fèi)，無法維修；又要避免調(diào)壓計量設(shè)備無法滿足用戶壓力、流量的要求，造成經(jīng)濟(jì)糾紛。結(jié)合用氣點(diǎn)附近城市燃?xì)夤芫W(wǎng)管徑、壓力、水力工況以及用戶和供氣方的具體要求，經(jīng)綜合分析后，盡可能優(yōu)化設(shè)計，做出最佳設(shè)計方案。

[1]嚴(yán)銘卿，廉樂明等著，天然氣輸配工程，北京，中國建筑工業(yè)出版社，2005。

[2]中國建筑工業(yè)出版社，現(xiàn)行建筑設(shè)計規(guī)范大全(2)，北京，中國建筑工業(yè)出版社，1993。

[3]中華人民共和國建設(shè)部，城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范（GB 50028-93）（2002年版），北京，中國計劃出版社，2003。