LNG接收站的計量撬系統(tǒng)

謝 深

（上海天然氣管網(wǎng)有限公司，上海 201204）

1 概況

五號溝LNG 接收站設(shè)計的外輸能力為0-310000 Nm3/h。相關(guān)外輸系統(tǒng)的設(shè)備有6套浸沒燃燒汽化器、6套BOG 蒸發(fā)氣壓縮機(jī)及總能力為0～310000 Nm3/h 的貿(mào)易用計量撬。

表1 外輸設(shè)備

2 計量撬系統(tǒng)

2.1 計量撬的規(guī)格

LNG 站的計量撬共有6路計量管路，每一路的設(shè)計流量為0-70000 Nm3/H，5用1備最多可開啟5路計量管路。同時每個計量管路會根據(jù)設(shè)定的流量自動開啟，當(dāng)計量管路的實際流量值超過設(shè)計的流量90%，程序會自動開啟下路計量管路，在檢修維護(hù)時操作員亦可根據(jù)現(xiàn)場情況手動開?，F(xiàn)場計量管路。

每個計量管包括一臺有一套超聲波流量計、壓力變送器和溫度變送器的流量計算機(jī)。而在計量總管的前端配置了一套在線色譜用于實時采樣分析（圖1）。

2.2 超聲波流量計

五號溝LNG 站的計量撬的6路流量計，每一路管徑尺寸DN300，每路最大流量70000 Nm3/h（圖2）。

2.2.1 元件類型

（1）天然氣超聲波流量計-雙聲道。

圖1 計量撬概況圖

（2）每個超聲波流量計配一個熱電偶套管（為測量溫度）和1個取壓接管。

（3）取壓接管位于流量計表體的上游一側(cè)。

（4）用作測量流量補(bǔ)償信號熱電偶套管安裝在超聲波流量計表體上（下游一側(cè)）

2.2.2 流量計規(guī)格

（1）原理

多通道（總計4通道），穿越時間（高頻聲脈沖）測量方法。

（2）爆炸和外殼：—至少為Exd ⅡBT4；—至少IP65。

（3）精度：測定變量的+/-0.15%。

（4）可重復(fù)性：測定變量的+/-0.2%。

信號處理單元可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠的轉(zhuǎn)換流量到標(biāo)準(zhǔn)模擬信號（4～20 mA），高頻脈沖或數(shù)字信號（RS-485）。

壓力計和變送器具備測試/排水閥與工藝管道絕緣。閥門材料為316不銹鋼。使用316不銹鋼做的有雙金屬包頭擠壓成型端的儀表管材和配置。

計量系統(tǒng)具備在線校準(zhǔn)功能。

圖2 超聲波流量計

2.3 上位機(jī)

2.3.1 主機(jī)

主機(jī)采用冗余配置、并配備一臺報告打印機(jī)及一臺報警打印機(jī)。HMI 計算機(jī)應(yīng)有圖形、報告生成、趨勢等。還包括有日志、歷史趨勢、存儲一個月的流量計算機(jī)和氣相色譜儀數(shù)據(jù)。用于主機(jī)PLC 的電源、控制器、I/O 和通訊均應(yīng)雙重化配置。

2.3.2 主機(jī)的功能

（1）在基本的流量計算機(jī)中設(shè)立參數(shù)。

（2）讀入和輸出這些參數(shù)以及每個計量管計量值和合計值。

（3）對整個天然氣計量站進(jìn)行監(jiān)控和報警，備份計量參數(shù)合計量信號。

（4）根據(jù)天然氣流量控制氣動閥開啟和關(guān)閉。

（5）選擇流量變送器執(zhí)行最高精度的天然氣流量計量。

（6）與DCS 數(shù)據(jù)通訊。

（7）天然氣計量站氣相色譜儀的監(jiān)控。

2.4 流量計算機(jī)

流量計算機(jī)功能：從每條計量線上搜集數(shù)據(jù)；從氣相色譜儀接收氣體成分；計算瞬時量和能流率；按照規(guī)程或合同儲存間斷的或持續(xù)一段時間內(nèi)所有的相關(guān)數(shù)據(jù)到注冊單元。

（1）流量計算機(jī)連接相關(guān)變送器（一個壓力變送器一個溫度變送器）計算天然氣流速和積累流動數(shù)量。

（2）流量計算機(jī)是一個基于微型處理器的智能計算單元，最小RAM 不應(yīng)大于8 M。每個獨立的流量計算機(jī)都具備數(shù)據(jù)存儲功能的要求。

（3）數(shù)據(jù)自動整理成文件的耗時小于5min。流量計算機(jī)能存儲過去30天內(nèi)以下數(shù)據(jù)：日流量、溫度、壓力、事件日志及警報日志。

（4）流量計算機(jī)可以顯示在線流量和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的累計流量（101.325 kPa，20℃）或能量流率。還可以顯示日流量、前一天和前一小時的累計流量。同時，所有有關(guān)流量計量的數(shù)據(jù)如壓力、溫度、氣體成分、密度、BTU、事件日志、報警日志和整個計量系統(tǒng)的現(xiàn)狀應(yīng)在流量計算機(jī)上顯示。

（5）流量計算機(jī)應(yīng)有自診功能。診斷結(jié)果傳送到上位機(jī)。圖3為流量計算機(jī)外觀圖。

圖3 流量計算機(jī)

2.5 氣相色譜儀及現(xiàn)場取樣

天然氣計量站將包括一個有取樣控制單元的在線氣相色譜儀。它具有天然氣分析、硫分析（以完整硫磺的形式）、H2S、BTU 計算，為計量計算程序分析天然氣成分。

天然氣取樣應(yīng)從計量站出口管線處通過取樣針抽取。天然氣取樣系統(tǒng)包括一個取樣針、兩套有一個隔離閥、金屬過濾器、首次減壓閥、一個安全閥和一個壓力計等的取樣控制系統(tǒng)。

取樣系統(tǒng)探針深度可能為管道直徑的1/3或1/2。

為防止冷凝液體污染樣氣，取樣管安裝了加熱系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)的溫度必須超過冷凝露點10℃以上。

本站的在線色譜儀型號為Elster Encal 3000。

基本參數(shù)如下：

（1）重復(fù)性＜0.01%。

（2）不確定度＜0.1%。

（3）可最多同時分析5路。

（4）EX-D 防爆要求。

2.6 其他

計量撬的其他還包括：

（1）現(xiàn)場各類閥門。

（2）現(xiàn)場壓力儀表。

（3）現(xiàn)場溫度儀表。

（4）流量計前過濾器。

（5）系統(tǒng)控制柜（包括打印機(jī)及各類通訊設(shè)施）。

3 計量撬的維護(hù)

計量撬作為重要的貿(mào)易計量設(shè)備，其完好性和可靠性對企業(yè)的運營和生產(chǎn)有著重要的意義，為了保證設(shè)施完好可靠需要對設(shè)備進(jìn)行計劃性的維護(hù)和檢修。本節(jié)以上海五號溝LNG接收站為例并予以介紹。

3.1 超聲波流量計

站內(nèi)的超聲波流量計規(guī)定為每兩年作一次外送校準(zhǔn)工作，并且與流量計供貨方簽訂維護(hù)協(xié)議每一季度進(jìn)行一次廠家檢查維護(hù)。

3.2 現(xiàn)場一次表和變送器

編制規(guī)定每半年對壓力表進(jìn)行一次檢定工作，現(xiàn)場變送器每年校準(zhǔn)一次。

3.3 氣相色譜儀

每季度由生產(chǎn)廠家進(jìn)行一次在線檢查維護(hù)，每天兩次色譜在線自動標(biāo)定，每年作一次在線校準(zhǔn)。

3.4 現(xiàn)場各類閥門

每三年對現(xiàn)場的控制閥門做一次全面性維護(hù)檢修檢修，完成檢修后需進(jìn)行在線耐壓試驗。而現(xiàn)場手動閥則根據(jù)現(xiàn)場檢查情況評估后再作檢修。

4 總結(jié)

本文以五號溝LNG 接收站為例介紹了一般LNG 接收站計量撬的構(gòu)成和控制原則，另外根據(jù)現(xiàn)場運行維護(hù)經(jīng)驗制訂了相應(yīng)維護(hù)管理規(guī)定并予以實施，通過計劃性的維護(hù)及計量校準(zhǔn)工作，保證了設(shè)施的完好和可靠，系統(tǒng)自運行以來站內(nèi)的外輸產(chǎn)銷差始終控制在0.4%以下，達(dá)到貿(mào)易結(jié)算需求。