天然氣高一中壓計量調壓站工藝流程的標準化

    佛山市天然氣高壓管網統一接收所有進入佛山市域范圍內的管道天然氣，向佛山市各區城市燃氣業主及大型燃氣用戶銷售天然氣。項目設計規模為25×108m3／a，規劃建設城市門站4座、LNG氣化站2座，CNG母站1座、計量調壓站15座、高壓管道近200 km，現已建成計量調壓站7座。
    高一中壓計量調壓站是接收高壓管網來氣，經過濾、計量、流量調節、調壓后向下游中壓管網安全、穩定供應天然氣的關鍵設施。本文針對佛山市待建計量調壓站工藝流程標準化進行有益的探討，以期實現工藝設備規格統一，功能模塊合理分組成橇。這對于工程物資集中采購、節約工程建設成本、降低現場安裝質量風險、安全運行、方便管理具有現實意義。
1  各計量調壓站供氣流量現狀與預測
1．1已建各計量調壓站供氣流量現狀
  已建計量調壓站的2009年供氣流量統計見表l，其中北涪站小時流量為O，原因是下游中壓燃氣管網尚未接通。
表1  已建計量調壓站2009年供氣流量統計

    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  已建各計量調壓站供氣流量預測
    已建各計量調壓站的2010年和2020年供氣流量預測見表2 h-1。
表2  已建計量調壓站供氣流量預測

  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待建各計量調壓站供氣流量預測
    待建計量調壓站的2010年和2020年供氣流量預測見表3。
表3待建計量調壓站供氣流量預測

  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  待建計量調壓站工藝參數初步確定
2．1  壓力
    進計量調壓站天然氣管道設計壓力為4.4MPa，運行壓力為1.6～4.O MPa。出計量調壓站天然氣管道設計壓力為0.4 MPa，運行壓力為0.2～0.4 MPa。
2．2溫度
進計量調壓站天然氣溫度為18～20℃，出計量調壓站溫度為0℃以上。
2．3供氣流量確定原則
    ①供氣流量以標準狀態(O℃、101 325 Pa)計算。
    ②結合佛山市天然氣高壓管網工程初步設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狀調查數據，充分考慮天然氣替代其他能源的可能性來預測天然氣利用市場發展前景，初步確定各計量調壓站供氣規模，主要考慮2020年預測數據，兼顧2010年預測數據。
2．4流量計量參數的分析與初步確定
    ①因南莊、新城、北涪、羅村等站已經建成，且為非標準工藝流程，故其實際運行數據可供標準工藝流程設計時參考。經實際運行，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2010年和2020年待建計量調壓站供氣流量預測數據，期望的狀況是：流量在750～39 300 m3／h范圍時，選定的流量計應能夠準確可靠計量。
3  待建計量調壓站主要設備的確定
3．1  主要設備的確定原則
    計量調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，探討待建計量調壓站工藝流程的標準化，關鍵就是根據預測的小時流量范圍來確定流量計的性能、規格，再根據流量計的性能規格確定與之配套的調壓器、過濾器、專用球閥等設備。
3．2超聲波流量計規格的確定
    ①因超聲波流量計計量精度高，相對誤差為±1％，且能長期穩定運行，故用于貿易計量的流量計常優先選擇超聲波流量計舊。
    ②鑒于佛山市天然氣高壓管網工程已建計量調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，計算結果見表4。計算依據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s-1

超聲波流量計公稱直徑／mm 工況流速
／(m•s-1) 標準狀態小時流量／(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規格比DN 100 mm規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
    當工作狀態為18℃、1.6 MPa時，折算成標準狀態下的單路小時流量在1 050～34 960 m3／h范圍內，DN 150 mm規格的超聲波流量計可以準確計量；折算成標準狀態下的單路小時流量在463—15 400 m3／h范圍內，DN 100 mm規格的超聲波流量計可準確計量。
    當工作狀態為18℃、4．0 MPa時，折算成標準狀態下的單路小時流量在2 596～86 526 m3／h范圍內，DN 150 mm規格的超聲波流量計可準確計量；折算成標準狀態下的單路小時流量在1 141—38 026 m3／h范圍內，DN 100 mm規格的超聲波流量計可準確計量。
    由此可知，工作狀態為18℃、1.6—4.O MPa時，折算成標準狀態下的單路小時流量在2 596～34 960 m3／h范圍內，DN 150 mm規格的超聲波流量計可準確計量；折算成標準狀態下的單路小時流量在1 141—15 400 m。／h范圍內，DN 100 mm規格的。
4．2分組成橇
過濾器、流量計、調城壓器按1開1備考慮，保證需超聲波流量計可準確計量。
    預測的待建各計量調壓站最小小時流量，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，其余各計量調壓站的小時流量均在2 596～34 960 m3／h范圍內�？紤]到流量計準確計量的范圍，且預留一定的市場發展彈性，故選定超聲波流量計規格為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。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其他主要設備的選定
    ①為適應各計量調壓站供氣能力要求，經咨詢專業廠家，規格為DN 80 mm和DN 100 mm的高一中壓調壓器都能滿足要求，但價格接近，故調壓器統一選擇規格為DN 100 mm產品。為安全起見，調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。選定過濾器接口規格為DN 200
mm。
    ③為適應遠期流量控制需要，預留流量調節閥位置，現用直管段代替。
3．4連接管道規格的確定
    根據工藝流程、供氣能力及選定的設備性能、規格，確定連接管道規格為：過濾器前為DN 200 mm，
過濾器后、調壓器前為DN 150 mm，調壓器后為DN
300 mm。
4  計量調壓站功能模塊的確定
4．1  計量調壓站工藝流程
    計量調壓站工藝流程是：接收高壓管網來氣，經過濾、計量、流量調節、調壓后向下游中壓管網供應天然氣。
  帶切斷閥的調壓器
    一路故障，另一路自動識別啟用。計量調壓站工
  過濾器、流量計、調壓器按1開1備考慮，保證  藝流程標準功能模塊由計量橇(橇1)和調壓橇(橇2)組成。計量橇具有過濾和計量功能，調壓橇具有流量調節和調壓功能。計量橇和調壓橇單獨成橇，利于組裝和運輸，也方便供氣設施的管理與運營維護，從而保證計量調壓站實現安全、平穩供氣。
5結語
    工藝流程標準化模塊確定后，可對關鍵設備如流量計、過濾器、調壓器、專用球閥集中采購，計量橇和調壓橇可分別按標準化要求由成橇廠家完成，司縮短現場施工的時間、降低安全風險、節約建設成本、降低安裝質量風險。