天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)研究

郭東 （北京航天拓?fù)涓呖萍加邢挢?zé)任公司 北京 100176）

天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)研究

郭東 （北京航天拓?fù)涓呖萍加邢挢?zé)任公司 北京 100176）

天然氣門站是長輸管線終點(diǎn)配氣站，也是城市接收站，具有凈化、調(diào)壓、存儲(chǔ)等功能。隨著近年來，我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人口數(shù)量急劇增加和人類生產(chǎn)生活需求越來越高，對(duì)城市天然氣的使用量越來越大，使得各地方天然氣公司對(duì)天然氣計(jì)量的工作非常重視。天然氣計(jì)量工作的優(yōu)劣直接關(guān)系著城市門站天然氣管理部門的經(jīng)濟(jì)利益和安全運(yùn)行。為了提高天然氣公司整體的管理水平，降低運(yùn)行的成本，確保天然氣為城市居民的生活更好的服務(wù)，必須制定一套科學(xué)合理的天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)。

城市門站；天然氣門站；計(jì)量系統(tǒng)

計(jì)量系統(tǒng)是城市天然氣門站的重要設(shè)施，目前我國各城市天然氣行業(yè)對(duì)計(jì)量工作十分重視，并且投入了大量的資金，引入了許多先進(jìn)的設(shè)備和儀表，提高了計(jì)算的準(zhǔn)確性和可靠性。尤其是在天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)中，淘汰了大量的落后計(jì)量儀器，不斷更新現(xiàn)代化自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)，使城市輸配系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度更加安全可靠，確保了天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

一、天然氣計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

為了保證天然氣計(jì)量系統(tǒng)的正常運(yùn)行，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循以下原則：

1.采用穩(wěn)定可靠的流量計(jì)算儀器，其計(jì)量精度和計(jì)量形式必須與上游氣源供應(yīng)商相匹配，確保與上游結(jié)算校對(duì)的技術(shù)條件一致，避免因不統(tǒng)一對(duì)數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定程度的影響[1]。

（1）在科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)的測量和交換、多種流量的計(jì)量實(shí)施站端監(jiān)控，以便使其進(jìn)行自動(dòng)的轉(zhuǎn)換。同時(shí)，建立歷史計(jì)量的數(shù)據(jù)庫，并對(duì)其進(jìn)行深入地探索和分析。采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的云計(jì)算功能，對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行云端上傳，確保歷史計(jì)量數(shù)據(jù)在長時(shí)間內(nèi)不會(huì)丟失，并將其納入城市輸配運(yùn)行的調(diào)度系統(tǒng)。

（2）在易燃易爆地區(qū)運(yùn)行計(jì)量系統(tǒng)設(shè)備裝置時(shí)，應(yīng)該做好一定安全可靠的防爆措施。

（3）流量計(jì)量程應(yīng)該和城市輸配系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)相匹配，以確保參數(shù)和流量在變化范圍內(nèi)計(jì)量系統(tǒng)的綜合精度<1%。

（4）天然氣計(jì)量系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，要注意其系統(tǒng)功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、開放靈活、易于維護(hù)、安全可靠以及交互操作性強(qiáng)。

二、天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)工藝原理

1.工作原理

天然氣門站的主要功能是計(jì)量、調(diào)壓和儲(chǔ)存等，采用流量變化切換自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)，采用PLC氣體流量計(jì)量模板一對(duì)四的對(duì)計(jì)量支路進(jìn)行計(jì)量，并采用全參數(shù)補(bǔ)償。城市天然氣使用量一般都分為高峰期和低峰期，兩個(gè)流量極值相差比較大。當(dāng)流量與當(dāng)前支路相比，小于支路下限，切換到大流量支路計(jì)量；或大于支路上限時(shí)，則切換到小流量支路計(jì)量，這樣就可以保證計(jì)量數(shù)據(jù)和流量的精確度。如某天然氣門站采用的是4路流量切換計(jì)量系統(tǒng)，4路為3路的備用支路，當(dāng)流量大于1000M3/h時(shí)就開啟，與3路同時(shí)計(jì)量；當(dāng)流量小于8000M3/h時(shí)，關(guān)閉4路。另外，通過PLC通信網(wǎng)絡(luò)，與信息進(jìn)行交換操作，操作人員應(yīng)該對(duì)輸氣過程進(jìn)行密切的操作和監(jiān)控，保證流量計(jì)量的準(zhǔn)確性[2]。

2.技術(shù)參數(shù)

（1）介質(zhì)參數(shù)

①介質(zhì)工作溫度為：30±2℃；

②介質(zhì)工作壓力為：0.35M Pa；

③壓力損失為：1.017kPa；

④工作狀態(tài)下介質(zhì)動(dòng)力粘度為：0.01065M Pa.s；

⑤流出系數(shù)：0.60321,0.60143,0.60056；

⑥膨脹系數(shù)：0.98448,0.98398,0.98325；

⑦等熵指數(shù)：1.28283；

⑧氣體壓縮系數(shù)：0.992916。

（2）各路計(jì)量范圍

①一路：550—1500M3/h

②二路：1400—4200M3/h

③三路：4000—10000M3/h

④四路：4000—10000M3/h（注意：三路和四路的參數(shù)是相同的）

在天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時(shí)，可以根據(jù)用戶系統(tǒng)的工藝流程、實(shí)際的流量計(jì)量情況進(jìn)行設(shè)定或者修改，這樣才能確保工藝控制參數(shù)和流量計(jì)量參數(shù)的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)置的參數(shù)都能下載到PLC中。

3.工藝流程

旋風(fēng)分離器，是利用離心力分離氣流中固體顆?；蛞旱蔚脑O(shè)備，被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。在天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)工作過程中，若旋風(fēng)分離器前后差壓超過100kPa，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出警報(bào)聲和警報(bào)光；如果差壓超過150kPa，警報(bào)器會(huì)切換到另一路旋風(fēng)分離器。在氣流出站時(shí)，如果壓力大于設(shè)定值，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將進(jìn)行超壓保護(hù)，關(guān)閉調(diào)壓器三路管道。如果氣流進(jìn)站時(shí)壓力低于設(shè)定值，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就會(huì)生出聲光報(bào)警，隨之打開另一路分離器；若壓力大于設(shè)置值，就關(guān)閉打開的旋風(fēng)分離器，由系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行處理。計(jì)量系統(tǒng)在進(jìn)行差壓值切換時(shí)，高于3路所設(shè)定的差壓值時(shí)，就打開4路計(jì)量；反之低于4路差壓值，就關(guān)閉計(jì)量4路，這樣的設(shè)計(jì)方式可以保證流量計(jì)量的精確度，延長閥門的工作使用壽命[3]。

4.溫度、壓力的顯示

控制系統(tǒng)在門進(jìn)出站時(shí)，通過壓力、溫度和旋風(fēng)分離器的作用，描繪出壓力、差壓、計(jì)量通道壓力、調(diào)壓器后壓力、歷史曲線，對(duì)當(dāng)前1min時(shí)間內(nèi)變化的曲線和一天內(nèi)變化的曲線打印出來，便于觀察和分析研究。系統(tǒng)運(yùn)行人員在記錄表時(shí)，可以很據(jù)每個(gè)操作發(fā)生的時(shí)間、操作類型和操作對(duì)象等，隨時(shí)在線的進(jìn)行查詢和調(diào)出。這樣可以減少計(jì)量的誤差，保證門站計(jì)量系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性，為相關(guān)部門提供真實(shí)可信的天然氣流量計(jì)量數(shù)據(jù)，為我國貿(mào)易的核算提供了可靠的依據(jù)。

結(jié)束語

隨著我國社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各地方對(duì)燃?xì)庑袠I(yè)的計(jì)量工作越來越重視。在城市天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該按照用戶的實(shí)際情況，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)出計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、開放靈活、易于維護(hù)、安全可靠以及交互操作性強(qiáng)的天然氣門站計(jì)量系統(tǒng)，不斷地優(yōu)化門站計(jì)量系統(tǒng)的工作原理和流程，提高計(jì)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，使我國的自控程度居于世界先進(jìn)水平，促進(jìn)我國貿(mào)易結(jié)算的可靠性。

[1]李國彬.天然氣門站站控系統(tǒng)應(yīng)用問題研究[J].科技致富向?qū)?2011,02:169-173.

[2]田鵬飛.天然氣門站數(shù)據(jù)采集、傳輸及應(yīng)用系統(tǒng)[J].山西電子技術(shù),2012,06:27-28.

[3]吳煥芬,程佳,李東升,呂幾凡.基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的天然氣能量計(jì)量方法研究[J].傳感器與微系統(tǒng),2011,09:21-24.

郭東（1976-），男，漢族，甘肅慶陽人。畢業(yè)于北京理工大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事燃?xì)釹CADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究工作。