宋春紅，張東，楊靜

1.中國石油工程建設(shè)有限公司華北分公司 （河北 任丘 062552）

2.中國石油華北油田分公司生產(chǎn)運行處 （河北 任丘 062552）

3.中國石油華北油田分公司技術(shù)監(jiān)督處 （河北 任丘 062552）

0 引言

隨著天然氣管網(wǎng)的日臻完善，天然氣貿(mào)易交接計量儀表檢定需求日益增多，由河北省天然氣公司運營的管網(wǎng)每年有大量計量儀表需要檢定，主要依托國家石油天然氣大流量計量站南京分站或成都分站。一方面需要支付一筆檢定、校準(zhǔn)費用，同時需要排隊候檢，及時性難以保證，因此考慮在沙河北部門站建設(shè)一個天然氣檢定站。

目前天然氣管道交接計量通常選用超聲波流量計和渦輪流量計，國家均有相應(yīng)的檢定規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)JJG 1030—2007《超聲流量計檢定規(guī)程》[1]要求，氣體貿(mào)易交接流量計需實流檢定。因此檢定站需要與天然氣管道分輸計量站合建，利用管道氣體作為檢定介質(zhì)，對流量計進行實流檢定。

在檢定站設(shè)計時應(yīng)考慮流量、壓力、介質(zhì)等條件是否滿足規(guī)范要求，同時檢定過程中流量變化較大，應(yīng)考慮管道的實際工況條件是否滿足生產(chǎn)及檢定運行要求。

1 計量檢定系統(tǒng)

根據(jù)河北省天然氣管道交接計量儀表配置情況，確定被檢表規(guī)格為DN100～DN300的超聲波流量計和DN50～DN250的渦輪流量計。管道站場天然氣的進站壓力4.0 MPa左右，出站壓力為1.6 MPa，流量8 333 m3/h，滿足檢定需要的工藝條件，選定檢定壓力在2.0 MPa。

檢定系統(tǒng)需同時滿足對外來流量計和站內(nèi)流量計的檢定要求，還應(yīng)減小檢定系統(tǒng)的波動，確保檢定過程的順利進行[2]。將計量檢定系統(tǒng)與站內(nèi)流量計串聯(lián)，與站內(nèi)分輸管線并聯(lián)后再與調(diào)壓工藝系統(tǒng)串聯(lián)。當(dāng)需要用本系統(tǒng)檢定時，可將站內(nèi)分輸調(diào)節(jié)閥適當(dāng)關(guān)小，保證檢定回路的流量，開啟檢定流程，檢定后的天然氣進入分輸流程的下游。下游調(diào)壓系統(tǒng)除起到站場的調(diào)壓、調(diào)流作用外，同時作為檢定系統(tǒng)壓力穩(wěn)定用調(diào)壓閥。其具體工藝流程見圖1。

圖1 計量標(biāo)定工藝流程框圖

2 檢定系統(tǒng)配置

檢定裝置按照兩級標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置：工作級標(biāo)準(zhǔn)和次級標(biāo)準(zhǔn)。同時設(shè)置核查流量計實時監(jiān)測校準(zhǔn)過程的準(zhǔn)確性。

2.1 工作級標(biāo)準(zhǔn)

工作級標(biāo)準(zhǔn)一般采用精度±0.3%的氣體渦輪流量計作為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，對送檢的DN50至DN300超聲波和渦輪流量計進行在線檢定[3]。流量標(biāo)準(zhǔn)裝置根據(jù)檢定需要，設(shè)置6路不同口徑標(biāo)準(zhǔn)表，通過電動閥門自動切換、開啟相應(yīng)數(shù)量回路使其氣流量總和與被檢表相匹配。經(jīng)核算設(shè)置DN50流量計1路、DN100流量計1路、DN250流量計4路作為工作級標(biāo)準(zhǔn)表，即可滿足檢定要求。

2.2 次級標(biāo)準(zhǔn)

次級標(biāo)準(zhǔn)采用精度±0.25%的音速噴嘴作為流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，對工作級流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進行定期校準(zhǔn)，以保證工作級檢定裝置的檢定精度[4]。同時音速噴嘴需具備檢定小于等于DN200超聲波流量計的檢定能力，經(jīng)核算次級流量標(biāo)準(zhǔn)裝置需要按13路不同口徑標(biāo)準(zhǔn)表設(shè)置，站控系統(tǒng)將根據(jù)相應(yīng)檢測流量，通過電動閥門自動切換,開啟相應(yīng)數(shù)量音速噴嘴，使其氣流量總和與被檢表相匹配。

2.3 核查流量計

為了保證工作級標(biāo)準(zhǔn)表檢定的準(zhǔn)確性，在標(biāo)準(zhǔn)表上游設(shè)置超聲波流量計作為核查流量計，用以實時核查渦輪流量計的檢定過程，以保證工作級標(biāo)準(zhǔn)表的檢定精度[5]。

2.4 檢定回路配置

每條計量管路均設(shè)置流動調(diào)整器、溫壓補償儀表和前后直管段。核查超聲波流量計、渦輪流量計、音速噴嘴直管段按照前10D后5D設(shè)置，被檢表檢定臺位直管段按照前30D后10D設(shè)置。

2.5 壓力監(jiān)控系統(tǒng)

由于進站壓力與檢定壓力之差高于上游壓力的1/2，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求采用雙安全切斷閥（SSV）＋工作調(diào)壓閥（PV）的方式構(gòu)成的壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)對標(biāo)定用氣進行壓力調(diào)節(jié)，將來氣壓力調(diào)節(jié)至檢定時所需壓力。安全切斷閥采用自力式結(jié)構(gòu)，調(diào)壓閥考慮采用電動調(diào)節(jié)閥以保證壓力調(diào)節(jié)的可控性。

2.6 流量調(diào)節(jié)

在檢定系統(tǒng)的下游設(shè)置檢定流量調(diào)節(jié)閥，根據(jù)規(guī)范要求，設(shè)定不同流量檢定點，以實現(xiàn)全量程范圍的檢定工作。

3 儀表檢定監(jiān)控系統(tǒng)

儀表檢定控制系統(tǒng)分為4個部分，即站控ESD系統(tǒng)、站過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和音速噴嘴控制系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中ESD系統(tǒng)因為點數(shù)較少，可以與分輸站或門站共用ESD系統(tǒng)，負責(zé)站場ESD閥事故工況下的緊急關(guān)斷，站控系統(tǒng)負責(zé)流程切換控制等，采用普通PLC即可。

由于對檢定系統(tǒng)參數(shù)采集的精度和實時性要求較高，因此對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出較高要求，采用高速脈沖采集卡、高精度模擬量采集卡、485串口設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集（支持多個RS-232/422/485串行通信端口、支持雙路100 Mbps LAN冗余以太網(wǎng)端口）。音速噴嘴橇裝系統(tǒng)自帶一套PLC，實現(xiàn)相應(yīng)流量對應(yīng)噴嘴數(shù)量的計算，同時控制噴嘴開啟。系統(tǒng)間采用C/S結(jié)構(gòu)，在服務(wù)器中實現(xiàn)各系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時和歷史存儲，并進行數(shù)據(jù)共享。

4 檢定流程

儀表送檢過程分為申報、送檢、檢定實施和檢定結(jié)果的通報，具體的工作流程如圖3所示。

圖3 檢定工作流程圖

天然氣流量檢定系統(tǒng)經(jīng)驗收合格并取得相應(yīng)資質(zhì)后，可開展流量計檢定。本系統(tǒng)可檢定的流量計檢定精度為1.0級，流量計檢定完成后，檢定中心應(yīng)出具檢定報告或檢定證書。

5 結(jié)束語

在計量站設(shè)計過程中，對多個計量檢定中心進行調(diào)研，汲取其成功的建設(shè)經(jīng)驗，在本方案中充分利用站內(nèi)原有設(shè)備，既降低投資，又保證了檢定系統(tǒng)的獨立性和操作的靈活性。對影響系統(tǒng)精度或檢定結(jié)果的設(shè)備、檢定流程等不降低標(biāo)準(zhǔn)，提出具體的設(shè)備精度等級和檢定方案，以確保檢定系統(tǒng)順利通過驗收。該檢定中心的建成將緩解河北省及附近省市貿(mào)易交接流量計檢定工作的壓力，為天然氣管道的生產(chǎn)運行保駕護航。