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配氣站，也是城市接收站，具有凈化、調(diào)壓、存儲等功能。隨著近年來，我國社會經(jīng)濟的不斷發(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，對城市天然氣的使用量越來越大，使得各地方天然氣公司對天然氣計量的工作非常重視。天然氣計量工作的優(yōu)劣直接關(guān)系著城市門站天然氣管理部門的經(jīng)濟利益和安全運行。為了提高天然氣公司整體的管理水平，降低運行的成本，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量系統(tǒng)。

城市門站；天然氣門站；計量系統(tǒng)

計量系統(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)對計量工作十分重視，并且投入了大量的資金，引入了許多先進的設(shè)備和儀表，提高了計算的準(zhǔn)確性和可靠性。尤其是在天然氣門站計量系統(tǒng)中，淘汰了大量的落后計量儀器，不斷更新現(xiàn)代化自動控制計量系統(tǒng)，使城市輸配系統(tǒng)運行調(diào)度更加安全可靠，確保了天然氣門站計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。

一、天然氣計量系統(tǒng)的設(shè)計原則

為了保證天然氣計量系統(tǒng)的正常運行，在設(shè)計時應(yīng)該遵循以下原則：

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

（1）在科學(xué)技術(shù)的推動下，采用先進的計算機系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)的測量和交換、多種流量的計量實施站端監(jiān)控，以便使其進行自動的轉(zhuǎn)換。同時，建立歷史計量的數(shù)據(jù)庫，并對其進行深入地探索和分析。采用計算機系統(tǒng)的云計算功能，對計量數(shù)據(jù)進行云端上傳，確保歷史計量數(shù)據(jù)在長時間內(nèi)不會丟失，并將其納入城市輸配運行的調(diào)度系統(tǒng)。

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

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

（4）天然氣計量系統(tǒng)在設(shè)計時，要注意其系統(tǒng)功能：實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、開放靈活、易于維護、安全可靠以及交互操作性強。

二、天然氣門站計量系統(tǒng)工藝原理

1.工作原理

天然氣門站的主要功能是計量、調(diào)壓和儲存等，采用流量變化切換自動計量系統(tǒng)，采用PLC氣體流量計量模板一對四的對計量支路進行計量，并采用全參數(shù)補償。城市天然氣使用量一般都分為高峰期和低峰期，兩個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量；或大于支路上限時，則切換到小流量支路計量，這樣就可以保證計量數(shù)據(jù)和流量的精確度。如某天然氣門站采用的是4路流量切換計量系統(tǒng)，4路為3路的備用支路，當(dāng)流量大于1000M3/h時就開啟，與3路同時計量；當(dāng)流量小于8000M3/h時，關(guān)閉4路。另外，通過PLC通信網(wǎng)絡(luò)，與信息進行交換操作，操作人員應(yīng)該對輸氣過程進行密切的操作和監(jiān)控，保證流量計量的準(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）

在天然氣門站計量系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時，可以根據(jù)用戶系統(tǒng)的工藝流程、實際的流量計量情況進行設(shè)定或者修改，這樣才能確保工藝控制參數(shù)和流量計量參數(shù)的準(zhǔn)確性，實現(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。在天然氣門站計量系統(tǒng)工作過程中，若旋風(fēng)分離器前后差壓超過100kPa，計算機系統(tǒng)將會發(fā)出警報聲和警報光；如果差壓超過150kPa，警報器會切換到另一路旋風(fēng)分離器。在氣流出站時，如果壓力大于設(shè)定值，計算機控制系統(tǒng)將進行超壓保護，關(guān)閉調(diào)壓器三路管道。如果氣流進站時壓力低于設(shè)定值，計算機系統(tǒng)就會生出聲光報警，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)維護人員進行處理。計量系統(tǒng)在進行差壓值切換時，高于3路所設(shè)定的差壓值時，就打開4路計量；反之低于4路差壓值，就關(guān)閉計量4路，這樣的設(shè)計方式可以保證流量計量的精確度，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)在門進出站時，通過壓力、溫度和旋風(fēng)分離器的作用，描繪出壓力、差壓、計量通道壓力、調(diào)壓器后壓力、歷史曲線，對當(dāng)前1min時間內(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)運行人員在記錄表時，可以很據(jù)每個操作發(fā)生的時間、操作類型和操作對象等，隨時在線的進行查詢和調(diào)出。這樣可以減少計量的誤差，保證門站計量系統(tǒng)的精確度和穩(wěn)定性，為相關(guān)部門提供真實可信的天然氣流量計量數(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

隨著我國社會的進步和經(jīng)濟的發(fā)展，各地方對燃?xì)庑袠I(yè)的計量工作越來越重視。在城市天然氣門站計量系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)該按照用戶的實際情況，采用先進的科學(xué)技術(shù)，設(shè)計出計量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、開放靈活、易于維護、安全可靠以及交互操作性強的天然氣門站計量系統(tǒng)，不斷地優(yōu)化門站計量系統(tǒng)的工作原理和流程，提高計量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度，使我國的自控程度居于世界先進水平，促進我國貿(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)平臺的天然氣能量計量方法研究[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)計與研究工作。