論長輸分輸站二級及多級調(diào)壓

秦濤

長輸分輸站最簡單工藝分為5個區(qū)，分別是進站區(qū)、過濾區(qū)、計量區(qū)、調(diào)壓區(qū)、出站區(qū)。主要功能為接上游分輸站來氣，經(jīng)過1201#進站閥進站，進站后經(jīng)過過濾分離器，濾除氣體中的各種微小顆粒和懸浮物；經(jīng)過濾后的天然氣到達計量區(qū)后，流量計對天然氣進行計量，然后到達調(diào)壓區(qū)，通過安全截斷閥、監(jiān)控調(diào)壓閥、工作調(diào)壓閥構(gòu)成的調(diào)壓橇進行調(diào)壓。經(jīng)過過濾、計量、調(diào)壓后的天然氣分輸給下游城市管網(wǎng)用戶，供給工業(yè)、商業(yè)及居民日常用氣。

往往冬季為用氣高峰，場站瞬時分輸流量會持續(xù)增加，難免會出現(xiàn)電加熱器加熱效果不佳的情況，或分輸場站遭遇外電中斷，在冬季外電中斷條件下發(fā)電機難以保證分輸撬電加熱器正常運行；場站也有可能出現(xiàn)電加熱器冬季停運檢修的情況，而導(dǎo)致分輸出站溫度持續(xù)下降，當?shù)陀谒饵c時，會出現(xiàn)冰堵，導(dǎo)致停輸。

為確保分輸站不停輸，保障冬季平穩(wěn)輸供氣，結(jié)合以上工藝流程，可以通過改變工藝流程操做通過二級調(diào)壓來實現(xiàn)不加熱分輸。如果二級調(diào)壓不能滿足要求，還可以通過多級調(diào)壓完成分輸任務(wù)。

一般長輸長輸管線設(shè)計壓力為10MPa，冬季用氣高峰時，長輸管線壓力可達到9MPa，城市管網(wǎng)壓力一般為4MPa。

關(guān)閉進站1201#閥，氣體進入長輸分輸站，先通過1201#閥旁通的截流截止閥1205#進行一級調(diào)壓將9MPa調(diào)至6-7Pa，再由調(diào)壓撬工作調(diào)壓閥6104#進行二級調(diào)壓將壓力調(diào)至4Pa，分輸至城市管網(wǎng)用戶。

關(guān)閉進站1201#閥，過濾分離器入口管線2101#閥門，氣體進入長輸分輸站，先通過1201#閥旁通的截流截止閥1205#進行一級調(diào)壓將9MPa調(diào)至7MPa，再由過濾分離器入口管線2101#閥門旁通的截流截止閥2109#進行二級調(diào)壓，由7MPa調(diào)至5.5MPa最后由調(diào)壓撬工作調(diào)壓閥6104#將壓力.調(diào)至4Pa，分輸至城市管網(wǎng)用戶。

二級調(diào)壓，多級調(diào)壓原理為通過降低調(diào)壓撬前的壓力，而降低調(diào)壓撬前后的壓差，來提高分輸出站溫度，確保管線不形成水合物而造成管線“冰堵”（形成水合物有三個條件：a、天然氣中含有足夠的水分.b、一定的溫度與壓力即壓力越高、溫度越低越容易形成）；c、氣體處于脈動、紊流等激烈擾動之中，并有結(jié)晶中心存在）。

以上原理是通過理想氣體狀態(tài)方程得到結(jié)論；理想氣體狀態(tài)方程是描述理想氣體在處于平衡態(tài)時，壓強、體積、物質(zhì)的量、溫度間關(guān)系的狀態(tài)方程。其方程為pv=nRT，p是指理想氣體的壓力，V為理想氣體的體積，n表示氣體物質(zhì)的量，而T則表示理想氣體的熱力學(xué)溫度；R為理想氣體常數(shù)，其值為8.3144J/（mol·K）。

假設(shè)調(diào)壓撬前的壓力為P₁，溫度為T₁；調(diào)壓撬調(diào)壓后的壓力為P₂，分輸出站溫度為T₂，由理想氣體狀態(tài)方程可得：

其中nR/v為常量不會變化，T₁雖然隨著外界環(huán)境的溫度改變會變化，但外界環(huán)境溫度一般相差不大可以忽略。所以調(diào)壓撬前的壓力為P1越大，則分輸出站溫度T₂越小，越易出現(xiàn)冰堵，綜上所述長輸管線分輸站可以通過二級及多級調(diào)壓分輸，來實現(xiàn)冬季不加熱分輸，雖然調(diào)壓撬前通過旁通的截流截止閥調(diào)壓后也會有節(jié)流溫降（氣體遇到壓力突變引起溫度急劇降低，甚至產(chǎn)生冰凍現(xiàn)象），但氣體還可以與周圍環(huán)境換熱，且再到工作調(diào)壓閥調(diào)壓時壓降也小，此時的溫降肯定比一級調(diào)壓的小。

除此之外，分輸降壓放空方式節(jié)省了放空量。

放空量=管容‘（初始壓力*10/初始壓縮因子-結(jié)束壓力*10/結(jié)束壓縮因子），根據(jù)《放空作業(yè)指導(dǎo)書》、《排污作業(yè)指導(dǎo)書》規(guī)定放空的結(jié)束壓力為0.5-1 MPa，初始壓縮因子和結(jié)束壓縮因子）在0.9-1之間變化，變化量可忽略.所以關(guān)閉過濾分離器入口管線2101#閥門，氣體通過2101#閥門旁通的截流截止閥2109#進行調(diào)壓控制過濾分離器入口管線壓力（初始壓力），來計算放空量。

通過工藝流程的改變實現(xiàn)二級及多級調(diào)壓，來達到水露點的指標（在最高操作壓力下，水露點應(yīng)比最低輸送環(huán)境溫度至少低5℃）。避免水露點超標造成分輸調(diào)壓節(jié)流冰堵。endprint