常 凱

（西氣東輸管道公司南京計量測試中心，江蘇南京 210058)

拆除mt法天然氣流量原級標(biāo)準(zhǔn)球罐上安全閥的可行性分析

常 凱

（西氣東輸管道公司南京計量測試中心，江蘇南京 210058)

首先介紹了國家石油天然氣大流量計量站南京分站建設(shè)的mt法高壓天然氣流量原級標(biāo)準(zhǔn)裝置的構(gòu)成、工作原理、技術(shù)指標(biāo)和作用，介紹了特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范對壓力容器上設(shè)置安全閥的要求；然后對原級標(biāo)準(zhǔn)操作過程中的危害因素和風(fēng)險控制措施進行了全面詳細(xì)的分析和介紹；最后，結(jié)合實際操作過程中安全閥對原級標(biāo)準(zhǔn)計量性能的影響和國內(nèi)外現(xiàn)有同類標(biāo)準(zhǔn)裝置沒有設(shè)置安全閥的事實，說明了拆除mt法天然氣流量原級標(biāo)準(zhǔn)球罐上安全閥的必要性和可行性。

天然氣流量計量；mt法原級標(biāo)準(zhǔn)；稱重球罐；安全閥

1 mt法高壓天然氣流量原級標(biāo)準(zhǔn)介紹

mt法原級標(biāo)準(zhǔn)裝置是南京分站天然氣流量量值傳遞體系的源頭，是國家天然氣流量計量基準(zhǔn)，用于復(fù)現(xiàn)高壓天然氣的質(zhì)量流量量值，對臨界流文丘里噴嘴進行校準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)裝置在壓力為（5.0～8.0）MPa，質(zhì)量流量為（0.1～8.0）kg/s的范圍內(nèi)，復(fù)現(xiàn)的質(zhì)量流量的擴展不確定度為0.1%（k=2），校準(zhǔn)臨界流文丘里噴嘴流出系數(shù)的擴展不確定度為0.15%（k=2）。原級標(biāo)準(zhǔn)工藝流程如圖1所示。

圖1 成都站原級球罐圖

原級標(biāo)準(zhǔn)作為國內(nèi)天然氣流量計量基準(zhǔn)，在量值溯源圖中處于至關(guān)重要的位置，廣州分站、武漢分站、烏魯木齊分站、塔里木檢定點、采育檢定點、武漢檢定點等檢定機構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)裝置均溯源至南京分站原級標(biāo)準(zhǔn)裝置，直接或間接影響著國內(nèi)80%的天然氣貿(mào)易交接準(zhǔn)確性，影響力巨大。

2 特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范要求

mt法原級標(biāo)準(zhǔn)裝置稱重球罐屬于固定式壓力容器，使用管理應(yīng)符合TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的要求。其中9.1.2條款明確了超壓泄放裝置的裝設(shè)要求，具體內(nèi)容如下：

1）本規(guī)程使用范圍內(nèi)的壓力容器，應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計要求裝設(shè)超壓泄放裝置，壓力源來自容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上；

2）采用爆破片裝置與安全閥組織結(jié)構(gòu)時，應(yīng)當(dāng)符合壓力容器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定，凡串聯(lián)在組合結(jié)構(gòu)中的爆破片在動作時不允許產(chǎn)生碎片；

3）易爆介質(zhì)或毒性維護程度為極度、高度或者中度危害介質(zhì)的壓力容器，應(yīng)當(dāng)在安全閥或爆破片的排出口裝設(shè)導(dǎo)管，將排放介質(zhì)引至安全地點，并進行妥善處理，毒性介質(zhì)不得直接排入大氣；

4）壓力容器設(shè)計壓力低于壓力源壓力時，在通向壓力容器進口的管道上應(yīng)當(dāng)裝設(shè)減壓閥，如因介質(zhì)條件減壓閥無法保證可靠工作時，可用調(diào)節(jié)閥代替減壓閥，在減壓閥或調(diào)節(jié)閥的低壓側(cè)，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)安全閥和壓力表；

5）使用單位應(yīng)當(dāng)保證壓力容器使用前已經(jīng)按照設(shè)計要求裝設(shè)了超壓泄放裝置。

3 原級標(biāo)準(zhǔn)操作危害因素分析及安全措施

南京分站依據(jù)相關(guān)安全管理規(guī)定要求，對原級標(biāo)準(zhǔn)裝置日常操作、維護進行了詳細(xì)的危害因素分析，識別作業(yè)活動29項，危害因素65條。針對每條危害因素均依據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況制定的切實有效的風(fēng)險防控措施，相關(guān)措施如下：

1）自建站以來，西氣東輸一線干線來氣壓力基本在5.3～7.6 MPa，受西二線投產(chǎn)影響，近些年來氣壓力、流量呈逐步降低趨勢，從運行情況來看不存在超壓問題。

2）原級計量撬上設(shè)置有一個先導(dǎo)式安全閥，距離球罐距離約5m，作用也是保護計量撬整體不會超壓；且原級標(biāo)準(zhǔn)裝置用途是校準(zhǔn)臨界流文丘里噴嘴，噴嘴屬于節(jié)流件，工作時上下游間至少需要15%的壓降。因此，從工藝角度分析，噴嘴下游（即球罐入口處）不存在來氣壓力超壓問題。

3）原級廠房內(nèi)設(shè)置有4個固定式可燃?xì)怏w檢測儀，信號接入計量中心火氣系統(tǒng)，用于檢測天然氣泄漏情況。一旦發(fā)生天然氣泄漏時，系統(tǒng)會發(fā)出警報，提醒值班人員進行處置，同時通過聯(lián)動功能自動啟動風(fēng)機系統(tǒng)進行應(yīng)急排風(fēng)，降低廠房內(nèi)部可燃?xì)怏w濃度，消除危險可能性。原級球罐處于相對密閉空間內(nèi)，罐體四周配有4個自動滅火器，當(dāng)球罐周邊出現(xiàn)火情時，滅火器檢測到火災(zāi)溫度，會自動爆破，將滅火阻燃水劑噴灑到罐體及其周邊，可以快速撲滅火情，并使球罐溫度檢定，從而消除因火災(zāi)造成球罐壓力升高的可能性。

4）原級標(biāo)準(zhǔn)裝置稱重球罐不做長期充氣的儲氣罐使用，僅在很短的測試時間內(nèi)有天然氣充入，測試后管內(nèi)天然氣立即放空。依據(jù)設(shè)計規(guī)范及工作原理，稱重球罐只有在工作時充壓，每次作業(yè)完成后會向球罐內(nèi)加注適量氮氣，并關(guān)閉進口球閥，確保罐內(nèi)不存在易燃易爆氣體。

5）嚴(yán)格執(zhí)行原級標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。南京分站為確保原級操作規(guī)范，降低作業(yè)風(fēng)險，組織人員編制了《原級標(biāo)準(zhǔn)操作維護規(guī)程》。依據(jù)作業(yè)風(fēng)險及防控措施，詳細(xì)明確了具體操作步驟，明確拆裝作業(yè)必須使用氮氣置換，使用便攜式氣體檢測儀（XP3110、XP3180）進行現(xiàn)場檢測（注：甲烷檢測合格標(biāo)準(zhǔn)為0.5%，氧氣檢測合格標(biāo)準(zhǔn)為2%），確保天然氣不會和空氣直接接觸。作業(yè)時，操作人員嚴(yán)格依據(jù)規(guī)范操作，消除天然氣遇到火源發(fā)生著火、爆炸的可能性，自2012年原級標(biāo)準(zhǔn)投產(chǎn)以來未發(fā)生過事故。

6）原級標(biāo)準(zhǔn)使用時有專人監(jiān)護。依據(jù)《南京計量測試中心流量計拆裝管理辦法》，原級標(biāo)準(zhǔn)操作時會指定一名人員作為現(xiàn)場監(jiān)護人，由其對現(xiàn)場所有操作進行監(jiān)督確認(rèn)，并填寫相關(guān)記錄。作業(yè)時，即便發(fā)生特殊情況，也能及時發(fā)現(xiàn)，確保第一時間按應(yīng)急處置流程進行處置。

7）原級標(biāo)準(zhǔn)周邊無可燃物。根據(jù)風(fēng)險辨識結(jié)果，原級稱重球罐周邊必須杜絕可燃物。南京分站嚴(yán)禁將任何可燃物存放于原級操作小屋，擦拭砝碼用的酒精只允許在原級廠房內(nèi)空曠的操作臺上進行，并且在使用后必須立即歸還至危險品庫。日常管理及檢查時，也將其作為重點必查內(nèi)容。

4 安全閥對原級標(biāo)準(zhǔn)裝置的影響分析

1）安全閥泄漏直接影響原級計量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度。原級標(biāo)準(zhǔn)裝置采用mt法復(fù)現(xiàn)天然氣流量，球罐本身作為稱重用裝置，其密封性能對計量精度的影響起決定作用，原則上來說應(yīng)盡可能減少可能造成泄漏的不必要部件，球罐頂部安全閥是一個可能的泄漏點。目前發(fā)現(xiàn)的微漏問題對原級標(biāo)準(zhǔn)測試而言是致命的，是一個可能造成質(zhì)量事故的危害因素。2016年安全閥送檢時，發(fā)現(xiàn)原級球罐安全閥存在泄漏。

2）每年安全閥拆卸送檢可能會對電子秤造成影響。原級球罐安全閥屬于壓力容器附件，根據(jù)規(guī)范每年需送檢一次。鑒于其安裝在球罐頂部，送檢時需搭建腳手架，以便于拆裝安全閥。搭建腳手架時搬運材料可能會磕碰陀螺儀及球罐本體、管道、秤臺等，對陀螺秤刀口傷害較大。此前曾出現(xiàn)過因磕碰造成刀口跑偏，直接影響陀螺秤精度，最終導(dǎo)致計量性能偏差。

3）安全閥放空管對原級標(biāo)準(zhǔn)性能有一定影響。安全閥泄放口通過管道穿越廠房頂部向室外排氣，排氣管與套管間間隙很小，不直接接觸。此前，開展原級標(biāo)準(zhǔn)測試，室外風(fēng)力較大時，空氣會延排氣管與套管間隙流動，造成電子秤示數(shù)異常；近期檢查時還發(fā)現(xiàn)排氣管直接與套管發(fā)生輕微摩擦，影響原級標(biāo)準(zhǔn)計量性能。

5 國內(nèi)外其他計量機構(gòu)原級標(biāo)準(zhǔn)球罐安全閥設(shè)置情況

南京分站先后對國內(nèi)外多家擁有原級計量標(biāo)準(zhǔn)的計量機構(gòu)進行調(diào)研，其中國家石油天然氣大流量計量站成都分站、美國西南研究院（SwRI）（原級球罐見圖2）、沈陽606所、臺灣工業(yè)技術(shù)研究院量測技術(shù)中心（CMS）等機構(gòu)等四家計量機構(gòu)原級標(biāo)準(zhǔn)裝置采用mt法，其組成原理與南京分站原級標(biāo)準(zhǔn)基本相同，包括稱重球罐、電子秤、換向閥等。因原級球罐工作特殊性，必須確保零泄漏，并未配置安全閥。

圖2 美國西南研究院原級球罐

因此，國內(nèi)外檢定機構(gòu)的原級儲罐由于計量精密性要求，均未配置安全閥；TSG21-2016 9.1.2條款明確：當(dāng)壓力源來自容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上。所以，南京分站原級標(biāo)準(zhǔn)儲氣罐取消安全閥在國內(nèi)外同行業(yè)是符合規(guī)范要求且有先例的。

6 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)對mt法原級標(biāo)準(zhǔn)計量性能要求、危害因素辨識和安全控制措施的分析結(jié)果，拆除原級標(biāo)準(zhǔn)稱重球罐安全閥是必要的，也是可行的。

Feasibility Analysis of Removal of Safety Valve on Primary Standard Spherical Tank with Natural Gas Flow

Chang Kai

This paper introduces the composition，working principle，technical index and function of the standard equipment of the high-pressure natural gas flow of the mt method for the construction of the Nanjing subway station，and introduces the safety of the special equipment safety.And then the risk factors and risk control measures in the standard operation are analyzed and introduced in detail.Finally，the influence of the safety valve on the measurement performance of the original standard and the existing Similar to the standard device does not set the fact that the safety valve，illustrates the removal of mt natural gas flow on the standard level ball valve on the necessity and feasibility.

natural gas flow measurement；mt method primary standard；weighing spherical tank；safety valve

TE863.1

B

1003–6490（2017）11–0213–02

2017–09–08

常凱（1982—），男，江蘇南京人，助理工程師，主要從事天然氣管道行業(yè)方面工作。