天然氣高一中壓計量調(diào)壓站工藝流程的標準化

    佛山市天然氣高壓管網(wǎng)統(tǒng)一接收所有進入佛山市域范圍內(nèi)的管道天然氣，向佛山市各區(qū)城市燃氣業(yè)主及大型燃氣用戶銷售天然氣。項目設(shè)計規(guī)模為25×108m3／a，規(guī)劃建設(shè)城市門站4座、LNG氣化站2座，CNG母站1座、計量調(diào)壓站15座、高壓管道近200 km，現(xiàn)已建成計量調(diào)壓站7座。
    高一中壓計量調(diào)壓站是接收高壓管網(wǎng)來氣，經(jīng)過濾、計量、流量調(diào)節(jié)、調(diào)壓后向下游中壓管網(wǎng)安全、穩(wěn)定供應(yīng)天然氣的關(guān)鍵設(shè)施。本文針對佛山市待建計量調(diào)壓站工藝流程標準化進行有益的探討，以期實現(xiàn)工藝設(shè)備規(guī)格統(tǒng)一，功能模塊合理分組成橇。這對于工程物資集中采購、節(jié)約工程建設(shè)成本、降低現(xiàn)場安裝質(zhì)量風(fēng)險、安全運行、方便管理具有現(xiàn)實意義。
1  各計量調(diào)壓站供氣流量現(xiàn)狀與預(yù)測
1．1已建各計量調(diào)壓站供氣流量現(xiàn)狀
  已建計量調(diào)壓站的2009年供氣流量統(tǒng)計見表l，其中北涪站小時流量為O，原因是下游中壓燃氣管網(wǎng)尚未接通。
表1  已建計量調(diào)壓站2009年供氣流量統(tǒng)計

    站名
     小時流量／(m3•h-1)
 
    最小值 
    ****值
    南莊站     6 767.4     13 161.9
    新城站     111.2     7 249.4
    北溜站     0.0     0．O
    桂城站     628.4     4 656.8
    羅村站     1 236.1     3 900.6
    獅山站     364.8     6 540.1
    官窯站     1 312.9     2 631.8
    從表l可以看出：2009年，除去下游中壓管網(wǎng)尚未接通供氣的北溜站，新城站小時流量最小值最小，為111.2 m3／h；南莊站小時流量****值****，為13 161.9 m3／h。  
1．2  已建各計量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測
    已建各計量調(diào)壓站的2010年和2020年供氣流量預(yù)測見表2 h-1。
表2  已建計量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測

  站名   2010年小時流量
    ／(m3•h-1)   2020年小時流量
    ／(m3•h-1)
   最小值   ****值   最小值   ****值
  南莊站   22 300   47 200   30 800   76 700
  新城站   3 800    7 400     6 500   21 680
  北涪站    2 500   6 000     2 700    8 770
桂城站   11 600   29 400   16 290   50 530
  羅村站    2 200    4 900    3 460    8 240
  獅山站   17 600   35 400   21 900   52 700
  官窯站    5 400    9 390    6 270   19 600
    從表2可以看出：2010年，羅村站小時流量最小為2 200 m3／h，南莊站小時流量****為47 200m3／h。2020年，北涪站小時流量最小為2 700 me／h，南莊站小時流量****為76 700m3／h。
1．3待建各計量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測
    待建計量調(diào)壓站的2010年和2020年供氣流量預(yù)測見表3。
表3待建計量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測

  站名   2010年小時流量
    ／(m3•h-1)   2020年小時流量
    ／(m3•h-1)
   最小值   ****值   最小值   ****值
  均安站    1 100    2 900    2 100    5 800
  大良站   5 600   19 100   7 800   39 300
  明城站   6 900   11 400   9 700   17 600
  西樵站   15 900   27 120   25 400   31 700
  西江站    7 900   16 300   5 000   19 000
  蘆苞站    750    1 200    4 300    5 500
  西南站    3 370    8 300    3 920   13 700
  大塘站   2 600   2 700   6 000   8 600
  從表3可以看出：2010年，蘆苞站小時流量最小為750 m3／h，西樵站小時流量****為27 120 m3／h。2020年，均安站小時流量最小為2 100 m3／h，大良站小時流量****為39 300 m3／h。
2  待建計量調(diào)壓站工藝參數(shù)初步確定
2．1  壓力
    進計量調(diào)壓站天然氣管道設(shè)計壓力為4.4MPa，運行壓力為1.6～4.O MPa。出計量調(diào)壓站天然氣管道設(shè)計壓力為0.4 MPa，運行壓力為0.2～0.4 MPa。
2．2溫度
進計量調(diào)壓站天然氣溫度為18～20℃，出計量調(diào)壓站溫度為0℃以上。
2．3供氣流量確定原則
    ①供氣流量以標準狀態(tài)(O℃、101 325 Pa)計算。
    ②結(jié)合佛山市天然氣高壓管網(wǎng)工程初步設(shè)計文件中各類用戶煤、重油、柴油、液化石油氣等多種能源利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù)，充分考慮天然氣替代其他能源的可能性來預(yù)測天然氣利用市場發(fā)展前景，初步確定各計量調(diào)壓站供氣規(guī)模，主要考慮2020年預(yù)測數(shù)據(jù)，兼顧2010年預(yù)測數(shù)據(jù)。
2．4流量計量參數(shù)的分析與初步確定
    ①因南莊、新城、北涪、羅村等站已經(jīng)建成，且為非標準工藝流程，故其實際運行數(shù)據(jù)可供標準工藝流程設(shè)計時參考。經(jīng)實際運行，新城、獅山、桂城站在壓力為1．6～4．0 MPa、流量小于1 000 m3／h時，計量準確度不能保證，其余站都能準確計量。
    ②根據(jù)2010年和2020年待建計量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測數(shù)據(jù)，期望的狀況是：流量在750～39 300 m3／h范圍時，選定的流量計應(yīng)能夠準確可靠計量。
3  待建計量調(diào)壓站主要設(shè)備的確定
3．1  主要設(shè)備的確定原則
    計量調(diào)壓站主要功能之一是對通過的天然氣流量進行實時準確計量。因此，探討待建計量調(diào)壓站工藝流程的標準化，關(guān)鍵就是根據(jù)預(yù)測的小時流量范圍來確定流量計的性能、規(guī)格，再根據(jù)流量計的性能規(guī)格確定與之配套的調(diào)壓器、過濾器、專用球閥等設(shè)備。
3．2超聲波流量計規(guī)格的確定
    ①因超聲波流量計計量精度高，相對誤差為±1％，且能長期穩(wěn)定運行，故用于貿(mào)易計量的流量計常優(yōu)先選擇超聲波流量計舊。
    ②鑒于佛山市天然氣高壓管網(wǎng)工程已建計量調(diào)壓站的流量計均采用國外某廠超聲波流量計，兩年的運行狀況基本良好，故認為以該流量計為例進行流量計性能計算具有一定的代表性。
    ③該流量計推薦工況流速為0.9—30 m／s，可保證測量精度且長期穩(wěn)定運行。最小流速可達0.3 m/s，此時能計量，但不能保證精度。
    ④超聲波流量計性能參數(shù)計算
    進站天然氣管道運行壓力為1.6—4.0 MPa，天然氣溫度為18～20℃。由于18℃和20℃二者相差只有2℃，對流量計的流量計算影響不大，因此選定在18℃下，1.6 MPa和4.0 MPa兩種條件，來計算超聲波流量計性能參數(shù)，計算結(jié)果見表4。計算依據(jù)為該超聲波流量計廠家提供的選型計算公式。
表4  國外某廠超聲波流量計參數(shù)s-1

超聲波流量計公稱直徑／mm 工況流速
／(m•s-1) 標準狀態(tài)小時流量／(m3•h-1)
  1.6 MPa工況 4.0 MPa工況
    100     0.9     463     1 141
    100     30.0     15 400     38 026
    150     0.9     1 050     2 596
    150     30.0     34 960     86 526
    由表4可知，相同的壓力工況下，對于該品牌的超聲波流量計，DN 150 mm規(guī)格比DN 100 mm規(guī)格有更大的小時流量準確計量范圍。
    ⑤超聲波流量計的選定
    當(dāng)工作狀態(tài)為18℃、1.6 MPa時，折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在1 050～34 960 m3／h范圍內(nèi)，DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計可以準確計量；折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在463—15 400 m3／h范圍內(nèi)，DN 100 mm規(guī)格的超聲波流量計可準確計量。
    當(dāng)工作狀態(tài)為18℃、4．0 MPa時，折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在2 596～86 526 m3／h范圍內(nèi)，DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計可準確計量；折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在1 141—38 026 m3／h范圍內(nèi)，DN 100 mm規(guī)格的超聲波流量計可準確計量。
    由此可知，工作狀態(tài)為18℃、1.6—4.O MPa時，折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在2 596～34 960 m3／h范圍內(nèi)，DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計可準確計量；折算成標準狀態(tài)下的單路小時流量在1 141—15 400 m。／h范圍內(nèi)，DN 100 mm規(guī)格的。
4．2分組成橇
過濾器、流量計、調(diào)城壓器按1開1備考慮，保證需超聲波流量計可準確計量。
    預(yù)測的待建各計量調(diào)壓站最小小時流量，蘆苞站為750 m3／h，均安站為l 100 m3／h，****小時流量只有大良站為39 300 m3／h，其余各計量調(diào)壓站的小時流量均在2 596～34 960 m3／h范圍內(nèi)。考慮到流量計準確計量的范圍，且預(yù)留一定的市場發(fā)展彈性，故選定超聲波流量計規(guī)格為DN 150 mm。除蘆苞站和均安站最小小時流量、大良站****小時流量不能準確測量外，其余站****和最小小時流量都在準確計量范圍內(nèi)。對于不能準確計量的小流量和超
大流量的計量問題，留待以后再作進一步探討。
3．3其他主要設(shè)備的選定
    ①為適應(yīng)各計量調(diào)壓站供氣能力要求，經(jīng)咨詢專業(yè)廠家，規(guī)格為DN 80 mm和DN 100 mm的高一中壓調(diào)壓器都能滿足要求，但價格接近，故調(diào)壓器統(tǒng)一選擇規(guī)格為DN 100 mm產(chǎn)品。為安全起見，調(diào)壓器本身帶超壓切斷閥。
    ②為與流量計性能匹配，要求過濾器的過濾精度為20 Ixm。選定過濾器接口規(guī)格為DN 200
mm。
    ③為適應(yīng)遠期流量控制需要，預(yù)留流量調(diào)節(jié)閥位置，現(xiàn)用直管段代替。
3．4連接管道規(guī)格的確定
    根據(jù)工藝流程、供氣能力及選定的設(shè)備性能、規(guī)格，確定連接管道規(guī)格為：過濾器前為DN 200 mm，
過濾器后、調(diào)壓器前為DN 150 mm，調(diào)壓器后為DN
300 mm。
4  計量調(diào)壓站功能模塊的確定
4．1  計量調(diào)壓站工藝流程
    計量調(diào)壓站工藝流程是：接收高壓管網(wǎng)來氣，經(jīng)過濾、計量、流量調(diào)節(jié)、調(diào)壓后向下游中壓管網(wǎng)供應(yīng)天然氣。
  帶切斷閥的調(diào)壓器
    一路故障，另一路自動識別啟用。計量調(diào)壓站工
  過濾器、流量計、調(diào)壓器按1開1備考慮，保證  藝流程標準功能模塊由計量橇(橇1)和調(diào)壓橇(橇2)組成。計量橇具有過濾和計量功能，調(diào)壓橇具有流量調(diào)節(jié)和調(diào)壓功能。計量橇和調(diào)壓橇單獨成橇，利于組裝和運輸，也方便供氣設(shè)施的管理與運營維護，從而保證計量調(diào)壓站實現(xiàn)安全、平穩(wěn)供氣。
5結(jié)語
    工藝流程標準化模塊確定后，可對關(guān)鍵設(shè)備如流量計、過濾器、調(diào)壓器、專用球閥集中采購，計量橇和調(diào)壓橇可分別按標準化要求由成橇廠家完成，司縮短現(xiàn)場施工的時間、降低安全風(fēng)險、節(jié)約建設(shè)成本、降低安裝質(zhì)量風(fēng)險。