天然气站场的计量调压设计分析
天然气门站设计问题与方法
全性和稳定性，并进行准确的测量。
天然气门站有很多监测点，生产现场条件复杂多变。
为了满足天然气门站流量测量和生产监控的实时高精度要求，天然气门站流量监控系统的开发具有重要的现实意义。
为了有效设计和管理天然气门站的站点控制系统，工作人员必须对天然气门站设计的常见问题进行深入分析，然后确定有效的天然气门站应用策略。
2.1 流量计和压力调节器的选择和配置不当在设计下游市场的长期和短期天然气消费差异较大的城市门站时，如果仅以下游市场的长期天然气消费作为选择流量计的标准，则可能在压力调节器中出现问题。
首先是流量计不能满足设计测量精度要求。
在常用的涡轮流量计中，当通过流量Q 在Q min ＜Q ≤0.2Q max 时，涡轮流量计的计量精度不低于2%，当通过流量Q 在0.4Q max ＜Q ＜0.8Q max 时，涡轮流量计的测量精度最高。
当通过的流量较低时，流量计涡轮不会旋转，并且无法测量到超过涡轮流量计的最小启动流速的水平。
其次，在使用负载间接操作式调节器时，以下游市场的长期用气量为选择标准，由于短期的用气量小于调压器的最大压力。
在允许的通量下，调节器的阀芯开度很小。
当调节器的阀芯开度小于10%时，天然气在高温下会在很短的时间内高速通过调节器的阀座，并产生噪音，而且调节阀座也会出现磨损，并且调节阀芯会不断振动，打开的高度也不稳定，从而使调节器隔膜和密封结构由于磨损和劣化而缩短使用寿命[1]。
2.2 天然气预热单元的位置不合理城市天然气门站与上游燃气管道中的天然气相连，由于下游城市燃气管网在中等压力下运行，而上游压力较高，因此调节器前后的压力差较大。
在通过压力调节器调节天然气之后，在汤姆森-焦耳效应的作用下，天然气的温度下降约0.4～0.5 ℃。
如果调压器前的天然气未充分预热，则减压后天然气的温度会降低，导致调压器后段管道的外表面会发生冷凝和冻结，容易在管道内形成液态或固态混合物，从而出现“冰堵”现象，影响0 引言随着天然气管道分支项目的深入建设，我国天然气管道正逐步向各个中小型城市扩展。
天然气站场中的压力流量控制意义及系统分析
天然气站场主要输送易燃易爆的气体，属于危险的环境场所，要运用科学先进的天然气站场计量和调压设备及自动控制系统，保证天然气站场现场环境的安全。
天然气站场的流程包括有：过滤、计量、压力（流量）控制，要考虑上游自身供气能力、下游的最大需求量，建构天然气站场的压力流量控制系统，进行合理的压力调节和流量控制。
1 天然气站场的特点及压力流量控制的意义分析压力流量控制对于天然气站场而言至关重要，通过对于压力流量的控制不仅能够保障天然气站场安全作业并保障工作效率。
由于管道内天然气压力与流量间近似正比的关系，所以压力流量控制技术可以通过流量与压力的比例来测定天然气流量状态。
进而可以控制管道中流体的压力、流速等具体留存情况。
压力流量对于天然气站场的重要意义在于：1.1 安全性要求高。
天然气站场主要输送易燃易爆的气体，面对外部各种不确定的危险源，要配置可靠的智能安防监控系统，选取先进的计量和调压设备，确保天然气站场的安全。
1.2 扩容性广天然气站场的压力流量控制系统要具有一定的可扩容性，如：调压设备、计量系统等，保证天然气站场工艺控制设施的安全可靠性。
1.3 控制通信系统的兼容性与可靠性在天然气站场之中，主要通过主用信道和备用信道实现对相关数据流的通信，要求通信系统具有良好的兼容性和可靠性，能够采用有线传输和无线传输等不同形式，确保数据及图像的安全调度管理和控制。
1.4 先进性天然气站场系统利用自身的关键设备，对站内工艺及其他数据进行动态、远程监控，以设定的输气工况、用户压力流量需求为依据，确保按需供应、节能运行。
天然气站场的压力流量控制主要是通过调节阀门的开度，实现对流量的控制，使管道内的流体压力、流速等参数符合要求，合理地实现上游气量的调度配置，确保下游压力的稳定性，使之与管道、设备的设计压力相一致，避免流量过大对涡轮流量计设备造成损坏。
2 天然气站场的压力流量控制系统分析天然气站场的压力流量控制系统由各自独立的设备构成，采用串联监控的方式，进行对压力流量的控制和配置。
对天然气气站计量的认识和理解
对天然气气站计量的认识和理解1.引言1.1 概述天然气是一种重要的能源资源，其在我们的生活中扮演着至关重要的角色。
为了确保天然气的使用安全和计量准确，天然气气站计量显得尤为重要。
本文将对天然气气站计量进行深入认识和理解，并探讨其在能源行业中的重要性和挑战。
天然气气站计量是指对通过管道运输的天然气进行测量、记录和核实的过程。
这些气站通常位于供应和分配网络的关键节点，在天然气行业中具有极其重要的作用。
通过对天然气的计量，我们可以准确了解天然气的产量、消耗量和流动情况，从而提供有效的管理和监控手段。
在天然气气站计量中，关键的技术包括气量测量、流量测量和压力测量等。
通过合理选择和配置计量设备，可以确保天然气的计量结果准确可靠。
同时，为了提高计量的精度和可信度，还需要进行定期的校准和检验。
这些技术手段的应用不仅可以保证天然气的计量准确，还可以提高能源行业的运行效率和资源利用率。
然而，天然气气站计量也面临一些挑战和问题。
首先，天然气的计量过程可能受到环境条件的影响，例如温度、压力和湿度等因素。
因此，需要对计量设备进行相应的修正和校准，以确保计量结果的准确性。
其次，天然气的计量还面临一些技术和管理上的挑战，如设备老化、数据采集和处理等问题。
为了解决这些问题，需要采取有效的技术手段和管理措施，保证天然气计量的可靠性和准确性。
综上所述，天然气气站计量在能源行业中具有重要的意义和作用。
通过合理运用计量技术和管理手段，可以确保天然气的计量结果准确可信，提高能源行业的运行效率和资源利用率。
然而，我们也需要认识到天然气气站计量中存在的挑战和问题，积极采取有效措施进行解决。
只有不断提升计量技术水平和管理水平，才能更好地促进能源行业的可持续发展。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构的设计对于一篇长文的撰写非常重要，它能够为读者提供清晰的思路和逻辑，使文章更易于理解和阅读。
本文将按照以下结构展开讨论：第一部分是引言，主要包括概述、文章结构和目的。
浅析天然气分输站与燃气调压站设计
科 学 论 坛
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浅析 天然气 分输站 与燃气调压站设计
安 丹
（ 浙江城建煤气热 电设计院有限公司 浙江 ３ １ ０ ０ 分输站设计
１ ． 树立场 站建设标 准化设计 的理念 实行场站 标准化 的主要 目的是 ：根据 天然气 长输管 道行业标 准 与规范 ，结合 公司近年来在生产运行中积累的成 功经验 ，以场站为单 位 制定详 细的标 准 ，统一现有场站的生产 运行体 系风格 ，并对 以后新 建 场站 提出建设 标准。由于不同分 输站的输 气量 、输气压 力、用户特 点 等各不 相同 ，各场 站的工 艺流程也 有差异 ， 公 司从硬件 基础设施 、 软件管理 两方 面制定相 应标 准。其 中，硬件基础设施 主要 涉及 场站总 体 布局 的相对统 一性 ，建筑 物外 观风格的一致性 ， 设备 、管道涂 色的 规范性 ， 设备选 型的互 补性 。通过标 准化 的实施 ， 不仅场 站的总体布 局 、建筑 风格趋 于一致 ，而且各站工 艺流程 、设备选 型、各项管 理制 度也更趋协调一致 ，更重要 的是对新建场站提出 了设计标准。 ２ ． 提高输气能力与扩充新用户 的可发展性 汇 管预 留口。汇管 的主要作 用是汇集 和分配天 然气 ，通 常为满 足下游用户 的发展需求 ，新增 的供气计量支路需从 汇上开 口接 出。但 汇管属压力容器 ，新开孔 ，不仅会 降低其承载能力 ，而且还 因为 开孔 造成结构不连续 ，在开孔边会产生应力集 中。 自控 系统 的冗 余 。场 站电缆通 常采用直 埋敷设 方式 ，但 当进行 扩建或增设新 的计量支路时 ，就会造成控制室至工艺 区之 间地坪 的大 面积开挖 。同时 ，在施工过程 中也容易造成原有 电缆损伤 。如果考虑 其冗余 陛，在现场增加 防爆分线箱 ，从值班室到现场分线箱之 间敷设 多芯电缆 （ 包括 电源和信号 ），则在系统扩容时可节约大量投资 ，并 避免大 面积地坪 开挖 。此外 ，远程测控 终端 （Ｒ Ｔ Ｕ）系统 的槽 架 、 接线端子 、电源等也应考虑足够的冗余。 ３ ． 保证计量系统的准确性和公正性 首先 ，计量支 路的温度 变送器及 其传感 器部位应避 免 阳光 直射 金属的热传导性及蓄热性非常大 ，尤其是夏季阳光直射时 ，金属表面 温度远远高于环境温度 。根据测试和统计结果 ，气量越小 ，温度变送 器所测温度偏离实际气体温度越大 ，一般都在５ — １ ０ ￣ （ ２ 左右 （ 最大可达 到 ２ ０ ～ ３ ０ ℃ ），这样将造 成计量偏低 ２ ％左右 ，使供 气方承受一 定的 计量损 失。为 了解决这一问题 ，建议在设计时考虑为参与贸易结算的 温度变送器及 其传感 器部位采 取遮 阳措施 。 第 二 ，Ｒ Ｔ Ｕ 设计 及选型时应充分 考虑其 时钟 的准确性 因为系统 时钟直 接参与 贸易计量结 算 ，时钟 的失准会 造成 瞬时 流量计算 特别 是累积流量计 算的失准。如果是 自动结算 系统 ，每天上 午８ 点 自动停 止上个工作 日的累积 ，开始下个 工作 日的累积 。若 系统 时钟每 日 偏快 １ Ｏ 秒钟 ，那么６ ０ 天后的结气 时间就会 提前到上午７ 点， 势必造成 上下 游之间的矛盾 。这是 因为有 自动结算 系统 才显现 出系统 时钟误差 ，在许多Ｒ Ｔ Ｕ 系统及流量积算仪 中都存在这个 问题 ，只是 因 为人工抄 数而未显现而 已。所 以，在Ｒ Ｔ Ｕ 系统及流量积算仪 的设计 、 招标及选 型时 ：系统 时钟 的精度 问题不容忽视 。 ４ ． 关键部位采取双 阀密封 的必要性 防止 倒输 （ 压气站 ） 。场站气流倒输 易产生在加压 站阀前 阀后 压差较大 的阀门处 。富县压气 站是 为提高靖 西一线输气能力 ，满足冬 季高峰供气而建设 的。通过对压缩机组工艺气计量 系统 的排查 ，基本 排 除了计量系统存在 问题 的可 能，进 而将焦点锁定在工艺管线 内漏 的 检查与分析 。 排污 漏失 。排 污单 阀已不能满 足 日常尤 其是冬 季高峰期 的工艺 操作要求 。排污外 阀采用硬密封带软密封结构 的节流截止 阀，避免 了 介质对密封面 的直接冲刷 ，减小了脏污介质对密封性能的影响。 ５ ． 充分考虑检修的安全 陛和方便性 设置 越站旁通 的主要作 用是站 内检修或 事故工况 下不 中断向下 游的供气 。分输站应设置两种越站管线 ：主干线 的越站和下游用户的 越站。主干线 的越站管线上应选择关 闭性较严的球 阀，控制或切断输 气干线的天然气流 。下游用户 的越站管线上应加装双阀 ，分别起关断 和调节作用 ，通过调整起调节作用的 阀门开度 ，尽可能满足下游的供 气压力 、流量要求 ，并且便于增设新增用户的旁通 。清洗排污坑 。收
天然气站场设计规范及工艺设计分析
99天然气站场接收上游管道来气，经过过滤、加热等过程为下游供气，其设计将会直接影响到下游用户的用气安全性[1]。
在油气工程设计领域中，标准化设计是必然发展趋势，文章在分析天然气站场设计规范基础上，分析工艺设计。
1 天然气站场设计规范天然气站场设计中需要能够满足天然气输送、分配需求，能够根据线路走向进行合理设计，保证工艺设计合理性和经济性。
在选址方面，要求地形和地质有利，避免建立在软土、地面下沉的不良地段中。
同时要求地理和社会环境优越，供电、给水等条件优越，与周边公用建筑设施的距离符合国家标准。
在作业通道设计中要求能够满足检修需求，能够与周边公路连接。
天然气站场设计规范涉及到多个方面，在与其他公共建筑设施的安全距离方面，要求满足GB50183标准，同时符合地方规定[2]。
依照GB50251中的标准，天然气站场设计中应设置线路截断阀室避免出现灾害，提高抢修率，具体而言，一级地区管段最大距离在32km以上，二级地区在24km以上，三级地区在16km以上，四级地区在8km以上。
要求截断阀门选择全焊接球阀，能够通过清管器，如果发生管道破裂情况，截断阀门能够迅速发现工作状态变化，并采取相应的措施。
2 工艺设计依照天然气站场功能的不同，一般天然气站场可以分为三类，分别是分输站、分输清管站和末站，虽然功能有所不同，但是工艺流程基本类似。
分输站上游来气通过过滤分离器、计量、调节压力，然后到达下游站场。
分输清管站上游来气则是进入收球筒，然后经过分离器、过滤、计量、调节压力，然后到达下游站场。
天然气站场涵盖的工艺流程基本都会涵盖过滤、调压、计量等。
过滤器设计中，根据需求可以选择立式和卧式两种，立式过滤器配置了法兰式头部装置，这种设计方式启动更加快速，也能够保证密封性。
对于固体小于3μm的颗粒过滤效率要求能够达到99.9%，雾状颗粒过滤效率要求达到99.8%以上，3μm以上的固体和液体颗粒过滤效率应能够达到100%。
卧式过滤分离器配置了卧式结构，由叶片和滤芯式过滤两级设备组成，闭锁时间一般在1min以内，对于固体颗粒和夜啼颗粒的过滤效率标准与立式过滤器相一致。
天然气场站的调压方法研究
㊀２０２１年㊀第２期Ｐｉｐｅｌｉｎｅ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ２０２１㊀Ｎｏ ２㊀收稿日期：２０２０－１２－１８天然气场站的调压方法研究李㊀宁（国家管网集团天津天然气管道有限责任公司，天津㊀３００４５０）㊀㊀摘要：为研究目前常用天然气调压器的优缺点和选用原则，分析了直接作用式调压器和间接作用式调压器的结构特点，总结了国内天然气场站常用的一种调压系统的结构和功能，并选取某天然气样本参数，对调压过程中的热值变化做了计算，最后预测智能化㊁多功能天然气调压器是发展方向㊂关键词：天然气；调压方法；调压器中图分类号：ＴＥ８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００４－９６１４（２０２１）０２－００４２－０５ＰｒｅｓｓｕｒｅＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＮａｔｕｒａｌＧａｓＳｔａｔｉｏｎＬＩＮｉｎｇ（ＰｉｐｅＣｈｉｎａＴｉａｎｊｉｎＧａｓＰｉｐｅｌｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｔｉａｎｊｉｎ３００４５０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｓｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｒｅｃｔａｃｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒａｎｄｉｎｄｉｒｅｃｔａｃｔｉｎｇｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆａｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｄｏｍｅｓｔｉｃｎａｔｕｒａｌｇａｓｓｔａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ，ｔａｋｉｎｇａｎａｔｕｒａｌｇａｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｓａｓａｍｐｌｅ，ｔｈｅｃａｌｏｒｉｆｉｃｖａｌｕｅｃｈａｎｇｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｉｔｉｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｈａｔｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅｒｅｇｕｌａｔｏｒｉｓｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉ⁃ｒｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｔｕｒａｌｇａｓ；ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ；ｖｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｏｒ０㊀引言相对于其他化石类能源，天然气具有多方面优点㊂陆地长距离天然气输送多采用大口径㊁高压力管道方式［１］㊂在天然气场站，为安全有效进行天然气交接，须保证天然气压力平稳㊁安全纯净㊂调压器作为场站天然气压力控制㊁紧急切断的关键装置，作用十分重要㊂目前，国内关于天然气调压器的理论分析及设计研究不深入，相关资料较少㊂本文总结了常用的天然气调压器结构，分析了工作原理，并对比了性能㊂１㊀调压器作用由于长输天然气管道大部分设计为高压力㊁大口径㊁大流量，而分输用户的系统中压力较低，所以在向用户交接时需要对天然气做降压处理，使分输的气体压力与用户系统中的压力相匹配［２］㊂有的天然气场站利用球阀节流对天然气进行调压，但球阀节流时，阀芯球面作为节流的主要部件，极易因气流冲刷磨损导致故障㊂调压器是一种能根据上游压力和流量变化，通过调节气流保持出口压力稳定在设定范围的设备［３］㊂调压器利用气体本身的压力差作为工作能源控制气体的通断和节流㊂调压器可以控制下游气体压力，还具有紧急情况下的安全关断功能㊂调压器选用合理能够使天然气场站系统保持安全稳定和经济高效运行［４］㊂天然气调压器根据工作原理分为直接作用式和间接作用式［５］㊂２㊀直接作用式调压器直接作用式调压器由皮膜和阀体等部件组成，通过作用在皮膜上的压力变化，来控制阀门进行调节［６］㊂调压器除调节系统压力，还须控制出口流量㊂下游气量需求较小，调压器阀瓣收缩，开度变小降低流速；下游气量需求增大，阀瓣开度增加，气体流速升高㊂如图１所示，当下游压力的设定值升高或降低，皮㊀㊀㊀㊀㊀第２期李宁：天然气场站的调压方法研究４３㊀㊀膜发出的信号与给定值的差值使传动装置发出位移信号，阀门根据位移信号进行启闭动作㊂图１㊀直接作用式调压器工作原理图直接作用式调压器的调压方程见式（１）：ｐ２＝ＦＡ（１）式中：ｐ２为调压器下游压力，Ｐａ；Ｆ为设定的弹簧力，Ｎ；Ａ为皮膜有效面积，ｍ３㊂由式（１）可知，下游压力与弹簧力成正比，所以可通过调节弹簧力对调压器进行设定㊂直接作用式调压器具有结构简单㊁反应迅速㊁成本较低等优点，但调压精度较低㊁压力控制范围窄㊁流通能力较小，目前多用于城市燃气用户压力调节㊂按照阀体结构不同，直接作用式调压器可分为单皮膜式和双皮膜式㊂２．１㊀单皮膜直接作用式调压器单皮膜直接作用式调压器只有１个主调皮膜，结构如图２所示㊂当用户气量需求增大或上游压力减小，此时皮膜下方受到的力小于上方受到的力，阀瓣下降，阀门开度增加，气体流速增大，下游压力稳定到设定的初始值㊂反之，当用户气量需求降低或上游压力增大，阀门开度减小，流速减小，下游压力稳定㊂图２㊀单皮膜直接作用式调压器结构简图单皮膜直接作用式调压器阀杆受力见式（２）：ｐ０Ａ０＋ｐ１Ａ１＋Ｇ＋Ｆｒ＝ｐｉＡ１＋ｐ１Ａ０（２）式中：ｐ０为皮膜上部空间的空气压力，Ｐａ；Ａ０为皮膜的有效面积，ｍ３；ｐ１为调压器皮膜不受到压力时的关闭压力，Ｐａ；Ａ１为阀口面积，ｍ３；Ｇ为活动组件所受重力，Ｎ；Ｆｒ为活动组件运动产生的摩擦力，Ｎ；ｐｉ为调压器上游的气体压力，Ｐａ㊂２．２㊀双皮膜直接作用式调压器双皮膜直接作用式调压器设有主调皮膜和平衡皮膜，结构如图３所示㊂平衡皮膜能平衡阀口垫片上受到的力，控制下游压力㊂当上游压力升高时，阀口垫片受到的力增加，平衡皮膜受到向上的气体介质压力升高㊂因为平衡皮膜的有效面积与阀口近似相等，皮膜受到的力和阀口垫片上的力相互平衡，上游压力的波动对下游压力没有影响，下游压力保持稳定㊂图３㊀双皮膜直接作用式调压器结构简图主调皮膜主要起监控下游压力的作用㊂当下游压力增大，主调皮膜下方受到的力减小，皮膜下降，使调压器开度增加，过气量升高，下游压力稳定在设定值㊂反之，当下游压力减小，主调皮膜下方受到的力增大，皮膜向上升，使调压器开度降低，过气量下降㊂双皮膜直接作用式调压器使用安全性好，体积小，质量轻［７］㊂双皮膜直接作用式调压器阀杆受力见式（３）：ｐ０Ａ０＋ｐｉＡ１＋Ｇ＋Ｆｒ＋ｐ１Ａ２＝ｐ１Ａ１＋ｐ１Ａ０＋ｐｉＡ２（３）式中：ｐ０为主调皮膜上部空间的空气压力，Ｐａ；Ａ０为主调皮膜的有效面积，ｍ３；ｐｉ为调压器上游的气体压力，Ｐａ；Ａ１为阀口面积，ｍ３；Ｇ为活动组件所受重力，Ｎ；Ｆｒ㊀㊀㊀㊀㊀４４㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｒ ２０２１㊀为活动组件运动产生的摩擦力，Ｎ；ｐ１为调压器皮膜不受到压力时的关闭压力，Ｐａ；Ａ２为平衡皮膜的有效面积，ｍ３㊂３㊀间接作用式调压器间接作用式调压器也称为指挥器控制式调压器，多用于大流量或需要精确控制压力的情况㊂当调压器下游压力升高或降低时，经过指挥器的调节，主调压器皮膜下方受到的力发生变化，同时主调压器开度发生变化，下游压力逐渐恢复直至稳定㊂间接作用式调压器操作简单，压力控制精度高，广泛应用于大型天然气场站［８］㊂间接作用式调压器根据结构不同分为双向控制式和卸载式，按流道不同分为轴流式和曲流式㊂３．１㊀双向控制式调压器和卸载式调压器双向控制式调压器是一种较典型的指挥器控制系统㊂当下游压力发生变化时，调压器皮膜产生位移，气体介质经过指挥器皮膜后进入调压器皮膜后方㊂调压器预先设定一个负载压力，当出口压力下降较小时，在指挥器控制下，负载压力增大，阀芯开始运动，保持出口压力在设定的范围㊂双向控制指挥器调压器下游压力的变化同时对指挥器皮膜和调压器皮膜产生影响，具有阀芯反应灵敏㊁压力控制精度高㊁压力设置范围大㊁流通能力强等优点㊂卸载式间接作用调压器压力控制范围大，流通能力较大，但压力控制精度较低㊂当调压器下游压力下降，下游压力降低将通过指挥器使负载压力减小，从而导致调压器皮膜开启，调压器前㊁后部气体压力逐渐平衡，下游压力升高直至稳定㊂当负载压力下降时，调压器前部的气体通过固定节流器补充负载压力㊂阀瓣的运动由入口压力和负载压力的相对大小决定，当调压器终止调压时，负载压力与入口压力相等，阀门全关㊂３．２㊀轴流式调压器与曲流式调压器３．２．１㊀轴流式调压器轴流式调压器上游高压端流道与下游低压端流道在同一轴线上，气体介质在阀腔内流态稳定，流向均匀㊂与传统的Ｓ型流道结构调压器不同，气体在阀腔内轴向流动，基本没有流动死角，流向变化较小，阀体结构承压性能好㊂相比其他调压器，轴流式调压器可实现低压差㊁大流量调节，具有密封性好㊁流通能力大㊁调压稳定㊁使用寿命长等优点，广泛应用于天然气场站㊁区域调压站和燃气轮机供气系统等㊂常见的轴流式调压器有ＡＦＶ型和ＦＬ型㊂３．２．１．１㊀ＡＦＶ型轴流式调压器ＡＦＶ型轴流式调压器由笼罩㊁阀体㊁Ｏ型环等构成，主要控制元件为柔性筒㊂没有应力作用时，柔性筒包裹在笼罩上，此时阀体处于关闭状态㊂当柔性筒外侧压力降低至低于进口压力，此时进口压力作用于柔性筒内表面使其膨胀离开笼罩，阀体开启㊂通过控制柔性筒外侧的压力可实现控制阀体的开度㊂气体经过节流进入阀腔，提供一个负载压力，通过指挥器的调节，负载压力与皮膜前方受到的压力逐渐平衡㊂皮膜后方压力升高或降低时，通过指挥器的调节，负载压力逐渐与皮膜后方压力相平衡，使调压器下游压力保持在稳定范围㊂通过指挥器可实现调压器出口压力设置㊂当针型阀关闭时，柔性筒外侧压力与调压器进口压力相等，调压器处于关闭状态㊂当针型阀打开时，在节流元件两侧产生压力差，柔性筒随压差增大开始膨胀，针型阀开度越大，套筒膨胀越大㊂节流元件处于最小设定开度时，压差较大，阀体开启较快，此时气体完全充满控制室的时间较长㊂节流元件处于最大设定开度时，作用相反㊂ＡＦＶ型调压器在实际应用中多为两台串联同时使用，一台作为工作调压器，另一台作为备用或监控调压器㊂ＡＦＶ型调压器皮膜较易损坏，不支持在线维修，但具有体积小㊁流通能力大㊁噪声低㊁操作方便等优点㊂３．２．１．２㊀ＦＬ型轴流式调压器ＦＬ型轴流式调压器是双向控制调压器，使用指挥器二级调压降低进口压力不稳定带来的扰动，第一级调压不可调节，主要作用为使进口压力降低保持稳定，实际通过设定第二级调压来设定出口压力㊂进口压力通过指挥器第一级调压后压力相对稳定，经过指挥器第二级调压转换为负载压力，使调压器皮膜一端关闭，皮膜另一端的出口压力与主阀弹簧相平衡㊂ＦＬ型轴流式调压器可在线维修㊁皮膜穿孔仍能继续供气㊁安全性好㊂㊀㊀㊀㊀㊀第２期李宁：天然气场站的调压方法研究４５㊀㊀３．２．２㊀曲流式调压器曲流式调压器反应灵敏度不高㊁阀体厚重㊁动力要求较高㊂受流道结构影响，气体介质在曲流式调压器的流道内多次改变流向，流态不稳定，且阀瓣或阀口的行程随调压器口径的增大而变长㊂４㊀直接作用式调压器与间接作用式调压器的对比通过分析总结，对直接作用式调压器和间接作用式调压器的特点做如下对比，见表１㊂表１㊀两种调压器的对比设备指标直接作用式调压器间接作用式调压器稳压精度等级高低关闭压力等级高低阀系数低高反应速度快慢最大工作压力低高流量调节范围小大出口压力低高㊀㊀由表１可知，直接作用式调压器和间接作用式调压器的各项性能指标不同，在实际生产中，不同环境条件适用的设备类型不同，调压器的选用要充分考虑实际生产对各项指标的具体要求㊂５㊀天然气场站调压系统的设置大型天然气场站对设备精密程度和生产安全性能要求较高，在调压设备的选用上多采用具有压力调节和紧急关断功能的撬装设备㊂ＧＢ５０２５１ ２００３对天然气场站压力控制和安全设施提出了详细的技术要求，国内天然气场站的调压设施都参照ＧＢ５０２５１ ２００３设置㊂工作调压阀㊁监控调压阀和安全切断阀串联组成的调压系统在国内大型天然气场站已得到实际应用［９］㊂工作调压阀采用电动控制，可实现远程操作，具有压力调节和流量控制功能㊂正常情况下监控调压阀全开，在工作调压阀发生故障时监控调压阀自动启动，将气体介质压力调节至正常范围㊂安全切断阀正常情况下全开，压力升高至预先设定的数值时该阀自动关闭，以防止紧急情况的发生㊂监控调压器和紧急切断阀采用自力式调压器，设备压力出现异常时均可自动启动，保障系统的可靠性和安全性［１０］㊂６㊀调压过程中的热力学分析天然气调压过程中会发生热量损失，由于高压气体流经调压器发生节流效应，一般情况下产生冷效应㊂在此利用某天然气样本参数，通过计算对调压过程中的热力学变化进行简要的分析㊂环境温度Ｔ０＝２９３Ｋ，天然气样本定压比热ｃｐ＝２．２２３ｋＪ／（ｋｇ∙Ｋ），调压器进口压力ｐｉ＝７ＭＰａ，出口压力ｐｏ＝２．５ＭＰａ，调压器进口流速ｖｉ＝１ｍ／ｓ［１１］㊂当不考虑宏观动能和位移时，稳流天然气的焓见式（４）：Ｅｘ，ｈ＝（Ｈ－Ｈ０）－Ｔ０（Ｓ－Ｓ０）（４）式中：Ｅｘ，ｈ为焓，ｋＪ；Ｈ为焓，ｋＪ；Ｈ０为环境状态下气体的焓值，ｋＪ；Ｓ为熵，ｋＪ／Ｋ；Ｓ０为环境状态下气体的熵值，ｋＪ／Ｋ㊂对于稳流气体，系统变化可近似为０，平衡方程为Ｅｘ，ｈ，ｉ＝Ｅｘ，ｈ，ｏ＋ＥｘＬ（５）式中：ＥｘＬ为损失，ｋＪ；ｉ表示调压器进口；ｏ表示调压器出口㊂效率为ηｅｘ＝１－ＥｘＬ／Ｅｘ，ｈ，ｉ（６）式中ηｅｘ为效率，％㊂平衡方程为Ｅｘ，ｈ，ｉ，ＴＶ＝Ｅｘ，ｈ，ｏ，ＴＶ＋ＥｘＬ，ＴＶ（７）式中ＴＶ表示调压器㊂由于调压前后气体焓值近似相等，损失为ＥｘＬ，ＴＶ＝Ｅｘ，ｈ，ｉ，ＴＶ－Ｅｘ，ｈ，ｏ，ＴＶ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀＝（Ｈｉ，ＴＶ－Ｈｏ，ＴＶ）－Ｔ０（Ｓｉ，ＴＶ－Ｓｏ，ＴＶ）㊀㊀＝Ｔ０（Ｓｏ，ＴＶ－Ｓｉ，ＴＶ）（８）计算结果如表２所示㊂表２㊀不同调压器入口温度下的计算结果入口温度／Ｋ出口温度／Ｋ熵值／（ｋＪ㊃（ｋｇ∙Ｋ）－１）焓值／（ｋＪ㊃ｋｇ－１）损失／ｋＪ效率／％２８３２６１．２３５．２９５９２９５７．３３１４０．１３３１１７７．５６６８７３０３２８４．５３５．４９９８７１０１２．９４１４４．２５２６９７６．９０６７３７㊀结论天然气场站调压设施的设备性能和工作状态直接影响是否能为用户提供压力稳定㊁安全可靠的天然㊀㊀㊀㊀㊀４６㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｒ ２０２１㊀气，常用的调压器型号较多，设备特点不同㊂在选用调压器时须根据实际气质㊁压力要求㊁工作状态㊁应用环境等条件选择，同时须考虑不同种类调压器工作时介质的热力学变化，不断调试找出设备最合适的设定值，保证调压设施的正常运行㊂通过对常用的调压器进行总结对比，可以预测：未来的天然气场站调压设施将向着更加智能化㊁安全化发展，单一结构的调压器将逐渐被功能更全的调压设备取代；调压设备将向着生产成本更低㊁应用环境更广的方向发展，未来的设备可选范围将增大㊂参考文献：［１］㊀杨鹏博．天然气管道输送与管理［Ｊ］．化学工程与装备，２０１８（４）：６９－７０．［２］㊀王树立，赵会军．输气管道设计与管理［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４：５８－６９．［３］㊀段常贵．燃气输配［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００１：１５８－１５９．［４］㊀刘瑶，位亚鹏，邢琳琳，等．基于声发射技术的燃气调压器故障诊断［Ｊ］．管道技术与设备，２０１８（６）：２５－２８．［５］㊀郑安涛．燃气调压工艺学［Ｍ］．上海：上海科学技术出版社，１９９４．［６］㊀国家质量监督检验检疫总局．城镇燃气调压器：ＧＢ２７７９０ ２０１１［Ｓ］．北京：中国标准出版社，２０１２．［７］㊀周粉兰，沈卫东，宋亚东，等．双薄膜直接作用式燃气调压器（箱）的设计［Ｊ］．煤气与热力，２００７，２７（２）：１３－１６．［８］㊀金永功．指挥器控制式调压器的压力遥控［Ｊ］．上海煤气，２００７（３）：１４－１５．［９］㊀尹凌霄，郑萍萍，董伟．天然气调压站调压器失效实例分析［Ｊ］．管道技术与设备，２０１６（１）：５８－６０．［１０］㊀王建国．橇装式调压装置在天然气管道站场的应用［Ｊ］．管道技术与设备，２００９（２）：３８－４０．［１１］㊀ＭＩＳＣＨＮＥＲＪ，ＢＥＳＰＡＬＯＶＶＩ．ＺｕｒＥｎｔｒｏｐｉｅｐｒｏｄｕｋｔｉｏｎｉｍＲａｎｑｕｅ⁃Ｈｉｌｓｃｈ⁃Ｒｏｈｒ［Ｊ］．ＦｏｒｓｃｈｕｎｇＩｍＩｎｇｅｎｉｅｕｒｗｅｓｅｎ，２００２，６７（１）：１－１０．作者简介：李宁（１９８６ ），工程师，主要研究方向为天然气管道运行管理与工程建设㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｎｉｃｋｌｌｅｅ＠１２６．ｃｏｍ（上接第３６页）（１）原油中的杂质和腐蚀性气体是钢质管道产生腐蚀的主要因素，所以对原油的前期处理至关重要，对于进入库站区油罐㊁管道运输或储存的油品，应进行油品化验分析，增加腐蚀性杂质含量等检测项目，尽可能降低腐蚀介质对管道的影响㊂（２）在站内管道工艺流程中要尽量减少和避免管内原油长期静置㊁不流动㊂定期活动静置管道，保证其与相同工艺管道的运行频率一致，至少每个月都有足够的运行时间，避免管内沉积物和沉积水的产生㊂（３）在生产运行中，加强对管线的检测，完成年度检查各项检测项目，定期完成对高风险段的检测，确保管线正常运行㊂４ 结论某输油站内原油管道的腐蚀失效主要原因为静置管道在原油沉积水环境下造成的电化学腐蚀㊂针对该类腐蚀行为，运行单位需要定期检查，提高相关管道运行频率，避免管内原油长期静置，还要加强对管输原油的腐蚀性介质成分及含量进行前期化验检测，从腐蚀源头减小腐蚀发生的可能性㊂参考文献：［１］㊀杨涛，寇子健．国内油气管道腐蚀检测技术研究进展［Ｊ］．当代化工研究，２０２０（１４）：１５８－１６０．［２］㊀艾志久，范钰玮，赵乾坤．Ｈ２Ｓ对油气管材的腐蚀及防护研究综述［Ｊ］．表面技术，２０１５，４４（９）：１０８－１１５．［３］㊀胡丽华，常炜，余晓毅，等．ＣＯ２分压对碳钢海底管道ＣＯ２／Ｈ２Ｓ腐蚀的影响［Ｊ］．表面技术，２０１６，４５（５）：５６－６１．［４］㊀王金刚，李新义，高英．长输管线氯离子腐蚀行为研究［Ｊ］．石油机械，２０１４，４２（６）：１１３－１１８．［５］㊀孔韦海，艾志斌，胡盼，等．Ｌ３２０原油输送管道静置段的腐蚀机理［Ｊ］．腐蚀与防护，２０１９，４０（７）：５０２－５０６．［６］㊀黄贤滨，倪广地，张艳玲，等．原油输送管道内腐蚀现状及最新研究进展［Ｊ］．材料保护，２０１７，５０（１０）：７０－７２；８１．作者简介：刘保余（１９６９ ），教授级高级工程师，博士，研究方向为油气储运设备设施检验检测㊂。
天然气调压站建筑安全设计的探讨
设置形式
调压装置入口燃气压力级制
建筑物外墙面
重要公共建筑、一类高层民用建筑
铁路(中心线)
城镇道路
公共电力变配电柜
地上单独建筑
高压(A)
18.0
30.0
25.0
5.0
6.0
高压(B)
13.0
25.0
20.0
4.0
6.0
次高压(A)
9.0
18.0
3.4调压站的安全防火间距设计
安全防火间距的确定，主要是基于满足火灾扑救需要、防止火灾向邻近建筑蔓延扩大、节约用地的综合考虑结果。
由于调压站具有易燃、易爆的特点，其建设与城市安全及土地利用密切相关。安全防火间距在调压站总平面设计中至关重要，直接决定着调压站及其周边建筑和环境的安全，也关系到土地使用的合理性，调压站总平面设计的原则是：密切结合总规、分规、控规和详规等各规划阶段成果的同时，还要考虑近期建设和远期发展及改、扩建问题，力求近期紧凑，远期满足。
3.3调压站的生产类别和耐火等级
天然气的主要成分是甲烷，比空气轻，是一种易燃易爆气体。当空气中含5%-15%浓度的天然气时，遇火就会爆炸。
根据《建规》表3.1.1生产的火灾危险分类及其条文说明5条，判定调压站为甲类厂房。
《建规》表3.3.1厂房的耐火等级、层数和防火分区的最大允许建筑面积，明确调压站的耐火等级为二级。虽然《建规》的第3.3.5条规定：建筑面积小于300m2的独立甲、乙类单层厂房，可采用三级耐火等级的建筑；但是《燃规》的第6.6.12条规定：地上调压站的建筑物耐火等级不低于二级。因此，调压站不论建筑面积大小，设计时都应按照耐火等级为二级考虑。
天然气站场的计量调压设计分析
因此 一 般压 力 流 量控 制 系 统 包 括 ： 安 全切 断 阀 、 监 随着 城市 天 然气 需 求 的不 断增 长 ， 天 然 气 站 场调 压 计 量 的稳 定 上增 加 控 制 环节 ， 调节阀、 专 用压 力 流 量 控 制器 、 压 力 变送 器 、 压 力 表 及 相 性和可靠性越来越受到人们 的关注 。 城市天然气供应的气源点通常 控 调 压 器 、 大小头、 管 路 附件 等 。 安全 切 断 阀 、 监 控 调压 器 、 调节 阀为 相 要具备天然气过滤 、 调压 、 计 量、 安全切 断、 运行路和备用路 自动切 关设 备 、 按照从上游至下游的顺序 ， 串联在一起组成的安全 、 换等功能 ， 而调压与计量系统是气源稳定 、 安全运行的关键 ， 同时也 互独立的设备 ， 监 控式 控 制 系统 。压 力 流 量 控制 系 统 为无 人 操 作设 计 ， 采用以 Ｐ Ｌ Ｃ 是保证天然气管理部门经济效益的重要环节 。 （ 带Ｐ Ｉ Ｄ调 节 模 块） 为 基 础组 成 独 立 的压 力 流量 控 制 器 ， 对 站 场 出站 １计 量 系统 流量 进 行控 制 ： 天然气流量 的计量是保证天然气供应 管理 的经济效益 和流量 压 力 、 （ １ ） 当供 气 流 量 低 于 流量 上 限 设 定 值 时 ， 安 全 切 断 阀和 监 控 调 输 配稳定的关键 ， 因此 ， 科学地设计 和配置天然气城 市门站计量 系 控制 器 和调 节 阀处 于 压力 调 节状 态 。 此时， 控 制 统， 尽量提高其准确性和可靠性是计量系统设计 的关键。在进站高 压 器 处 于全 开位 置 ， 压 流量 计 之 间设 计 对 比流 程 ，在 两个 并 联 流 量 计 之 间增 加 串联 回 器和调节阀的作用是控制对下游的供气压力在规定的范围内， 即在 按 照压 力 上限 设 定值 对下 游 用 户供 气 。 路 。在 流量 计标 定 门站 调 压计 量 系 统 工艺 流 程 时 ， 将 其 中任 一 路 的 允 许 的波 动 范 围 内、 （ ２ ） 当供 气 流 量 增 加 到接 近 或 超 过 流 量 上 限 值 时 ， 安 全 截 断 阀 流 量计 临时 更 换 为标 准气 体 流 量 计 ，即可 对 另 一 路 流 量 计 进 行标 定。 此设计方案的优点是可使标准气体流量计和被检测的流量计均 和监 控调 压 阀处 于 全 开位 置 ，控 制 器 和调 节 阀处 于 流 量控 制 状 态 。 减小调节 阀开度 ， 控制供气流量不超过流量 在相 同的压力条件下运行 ； 缺点是由于标准气体流量计的某一组仪 控制器输 出控制信号 ， 表 常数 是在 与 之 相应 的 操作 条件 不 变 的 情况 下 测 得 的 ， 在对 串联 的 上限值 ； 此时， 对下游供气压力将低于设定 的压力值 。 （ ３ ） 在对 下游 供 气 压 力 低 于压 力 上 限值 的情 况 下 ， 如果 供气 流 被 检测 流量 计 进 行标 定 时 ， 运行 工 况会 因天 然气 门站 对 外供 气 而 发 则 控 制器 根 据站 控 系统 反 馈 的供 气 流 量 和 压力 参 数 输 生变化 ，因此需对标 准气体流量计本身在不 同压力条件下进行检 量 出现 波动 ， 控制供气流量 已设定 的流量上限值 、 在允许的波动范 定， 以保证其仪表常数的准确性 和有效性 。调压单元每一调压路均 出控制信号 ， 采 用两 台调压 器 串联 连 接 而成 。 监 控 调压 器 给定 出 口压 力 略 高于 工 围 内稳 定供 气 。 （ ４ ） 当供 气 流量 从 设 定 的 流量 上 限值 减 少 时 ， 压 力 流 量 控 制 系 作 调压 器 的 出 口压力 ， 正 常 情况 下 ， 监 控 调 压器 的 阀 口全开 ， 当工 作 当供气 流量继续减小 ， 调节阀 调压器失灵 ，出口压力上升到监控调压器的出 口压力设定值时 ， 监 统增加调 节阀开度 以稳定供气流量； 控调压器投入运行。 当运行路发生事故 ， 出口压力仍然上升 ， 运行路 开度继续增加导致对下游供气压力达到设定 的出口压力值后 ， 压力 １ １ 所 述 的压 力 调 节状 态 ； 当供 气 流量 增 加 到 上的超压切断阀发生作用 ， 将运行路关断 ， 备用路能 自动运行供气。 流量 控 制 系统 进入 上 述 ： 压力流量控制系统进入上述 ２ ） ， ３ ） 所述 运行路和备用路 的工作调压器 和监控调压器的出 口压力应为不 同 接近或超过流量上限值 时 ， 的设 置 。调 压 器 出 口压 力 的设 定 值按 从 大 到 小 的顺 序排 列 依 次 为 ： 的流量 控 制状 态 。 （ ５ ） 当调节器出现故障导致供气压力超过压力上 限值达到一定 运 行 路监 控 调压 器 、 运行 路 工 作 调压 器 、 备 用 路监 控 调 压器 、 备 用路 工作调压器。调压器均采用故障开型 ， 即当工作调压器 出现故障时 范围时， 监控调压器 自动（ 或 由专用控制器启动） 投人工作 ， 以维持下 游 供气 压 力 在一 个安 全 、 合 理范 围。 此时 ， 系 统处 于 自力 式 压 力调 节 为 开启 状 态 ， 此 时该 调 压器 后 压力 上 升 ， 从而 启 动监 控 调压 器 。 ２调 压 流程 方 案 的确定 状态 ， 不 能 控 制供 气 流量 。 （ ６ ） 若 调 节 阀 出现故 障后 ， 监 控 调压 器 也 出 现故 障 ， 不 能 控制 下 调 压 和超 压 保 护 装 置是 保 证 计 量 调 压 站 功 能 和 安全 性 的重 要 安 全切 断 阀则 自动 ｆ 或 由专 用控 制 器 ／ 站 控 系统 ） 切 断该 回 系统。 目前输气管道常用的调压流程方案 主要有 ５ 种： 单 台工作调 游 压 力 时 ， 并 由站控 系统 开启 备 用 回路 ， 关 闭故 障 回路 ， 以确 保 连续 供 节 阀； 单 台工作调压 阀＋ 串联一个监控调压 阀； 单 台工作调节阀＋ 串 路 气 源 ， 联一个安全切断 阀； 工作监控调压阀＋ 安全切断阀 ； 工作调节阀＋ 监 气及下游管道、 设备和系统的安全 。 控调压阀＋ 安全切断阀。单台工作调节 阀方案流程简单 ， 操作方便 ， ４结 束语 在现代化的城市天然气输配系统中， 调压与计量都是较为关键 量程 比小 ， 但需 要 运行 人 员 随时 调 整 ， 安全 性 较 差 ， 气 量 波动 时 人 员 调整 不 及时 将 导致 下 游压 力 波动 。单 台工 作 调压 阀＋ 串联 一 个 监 控 和复 杂 的设 施 ， 在 其Байду номын сангаас工 艺设 计 中必 须 综 合 考虑 各 方 面 的影 响 ， 保 证 调压 阀方 案 是 通 过 两个 调 压 阀 串联 ， 分 级 调 节 和 监控 ， 实 现 对 下 游 天然气在生产运行 中可以灵活调配以实现不同的供气要求。 在天然 通过压力控制与流量调节相结合 的控制 压 力 的监 控 ； 其安 全 性 较 好 ， 流程简单 ， 操作方便 ， 但 需 要 运 行 人 员 气站场的计量调压工艺中， 随 时调 整 ， 两 台调 压器 的压力 设 定要 合 理 。 单 台工 作 调节 阀＋ 串联 一 逻辑 ， 能 够有 效 保 证 城 市 供气 的安 全 稳 定 和 调节 性 需 求 ， 对 于 保 证 个安 全 切 断 阀和工 作 监 控调 压 阀＋ 安 全切 断 阀 这两 种 方 案均 采 用 了 沿线 的天然气稳定供应并维持 良好的经济收益起到 了十分关键的 安全切断阀设置 ， 安全性较高 ， 能确保下游压力不超压， 且 占地和投 作用 。 因此 ， 天然气站场的计量调压方案设计 中， 应充分考虑工艺配 资 均不 高 。 正 常情 况下 ， 安 全切 断 阀 和监 控 调压 阀处 于全 开位 置 ， 由 置 和城 市供 求 关 系 ， 以实 现最 优 化 的方 案 。 工 作调 节 阀对 下 游 压 力进 行 控 制 。当控 制器 接 收 到 站 控 系 统 的 信 参 考文 献 １ 】 王树 立 ， 赵 会 军主 编 ． 输 气管 道 设 计 与 管 理 【 Ｍ ］ ． 化 学 工 业 出版社 ， 号， 供气流量超过设定值时 ， 控制器和工作调 节阀则切换到流量控 ［ 制 状态 ， 此 时控 制 器 输 出控 制信 号 ， 限制 分 输流 量 ； 当工 作 调节 阀 出 ２ ０ ０６ ． 现故障， 无法控制下游压力时 ， 监控调压阀开始工作 ， 以维持下游压 ［ ２ ］ 吴筱 峰 ． 城 市天 然 气 厂站 中调 压 计 量 系统 的设 计 ［ Ｊ ］ ． 煤气与热力 ， 力的安全范围； 若监控调压阀也出现故障 ， 不能控制下游压力时 ， 安 ２ ０ １ ０ （ ０ ７ ） ． 全切断阀则 自动切断气源 ， 同时控制器开启备用 回路 ， 以保证下游 【 ３ ］ 姬建成， 赵 明． 城 市 天然 气 门站 流 量 计量 系统 设计 ［ Ｊ
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天然气站场的计量调压设计分析
天然气作为一种城市生产生活重要的能源，在进入用户终端前需要经过城市门站的调压、计量等功能操作。
要提高天然气管网运行的经济收益和能源利用效率，科学配置天然气门站的计量和调压系统极为关键。
分别从天然气门站计量、调压及流量控制方面提出了工艺设计要点。
标签：天然气计量；调压系统；流量控制
随着城市天然气需求的不断增长，天然气站场调压计量的稳定性和可靠性越来越受到人们的关注。
城市天然气供应的气源点通常要具备天然气过滤、调压、计量、安全切断、运行路和备用路自动切换等功能，而调压与计量系统是气源稳定、安全运行的关键，同时也是保证天然气管理部门经济效益的重要环节。
1 计量系统
天然气流量的计量是保证天然气供应管理的经济效益和流量输配稳定的关键，因此，科学地设计和配置天然气城市门站计量系统，尽量提高其准确性和可靠性是计量系统设计的关键。
在进站高压流量计之间设计对比流程，在两个并联流量计之间增加串联回路。
在流量计标定门站调压计量系统工艺流程时，将其中任一路的流量计临时更换为标准气体流量计，即可对另一路流量计进行标定。
此设计方案的优点是可使标准气体流量计和被检测的流量计均在相同的压力条件下运行；缺点是由于标准气体流量计的某一组仪表常数是在与之相应的操作条件不变的情况下测得的，在对串联的被检测流量计进行标定时，运行工况会因天然气门站对外供气而发生变化，因此需对标准气体流量计本身在不同压力条件下进行检定，以保证其仪表常数的准确性和有效性。
调压单元每一调压路均采用两台调压器串联连接而成。
监控调压器给定出口压力略高于工作调压器的出口压力，正常情况下，监控调压器的阀口全开，当工作调压器失灵，出口压力上升到监控调压器的出口压力设定值时，监控调压器投入运行。
当运行路发生事故，出口压力仍然上升，运行路上的超压切断阀发生作用，将运行路关断，备用路能自动运行供气。
运行路和备用路的工作调压器和监控调压器的出口压力应为不同的设置。
调压器出口压力的设定值按从大到小的顺序排列依次为：运行路监控调压器、运行路工作调压器、备用路监控调压器、备用路工作调压器。
调压器均采用故障开型，即当工作调压器出现故障时为开启状态，此时该调压器后压力上升，从而启动监控调压器。
2 调压流程方案的确定
调压和超压保护装置是保证计量调压站功能和安全性的重要系统。
目前输气管道常用的调压流程方案主要有5种：单台工作调节阀；单台工作调压阀+串联一个监控调压阀；单台工作调节阀+串联一个安全切断阀；工作监控调压阀+安全切断阀；工作调节阀+监控调压阀+安全切断阀。
单台工作调节阀方案流程简单，操作方便，量程比小，但需要运行人员随时调整，安全性较差，气量波动时
人员调整不及时将导致下游压力波动。
单台工作调压阀+串联一个监控调压阀方案是通过两个调压阀串联，分级调节和监控，实现对下游压力的监控；其安全性较好，流程简单，操作方便，但需要运行人员随时调整，两台调压器的压力设定要合理。
单台工作调节阀+串联一个安全切断阀和工作监控调压阀+安全切断阀这两种方案均采用了安全切断阀设置，安全性较高，能确保下游压力不超压，且占地和投资均不高。
正常情况下，安全切断阀和监控调压阀处于全开位置，由工作调节阀对下游压力进行控制。
当控制器接收到站控系统的信号，供气流量超过设定值时，控制器和工作调节阀则切换到流量控制状态，此时控制器输出控制信号，限制分输流量；当工作调节阀出现故障，无法控制下游压力时，监控调压阀开始工作，以维持下游压力的安全范围；若监控调压阀也出现故障，不能控制下游压力时，安全切断阀则自动切断气源，同时控制器开启备用回路，以保证下游管道和设备的安全。
3 压力流量控制系统
天然气在管道中运行流通，这种工况环境下，天然气的压力与流量之间存在着正比的对应关系：在供气条件一样的情况下，相同的管道中气流量越大，压力也越大。
在天然气站中的压力预留量控制不可能同时达到控制压力和流量，一般在实际的设计中会在不同的工况中来分别设定相应的参数进行控制。
天然气站场中常用的压力控制系统为串联监控，增加流量控制功能只是在调节阀程序控制上增加控制环节，因此一般压力流量控制系统包括：安全切断阀、监控调压器、调节阀、专用压力流量控制器、压力变送器、压力表及相关设备、大小头、管路附件等。
安全切断阀、监控调压器、调节阀为相互独立的设备，按照从上游至下游的顺序，串联在一起组成的安全、监控式控制系统。
压力流量控制系统为无人操作设计，采用以PLC（带PID调节模块）为基础组成独立的压力流量控制器，对站场出站压力、流量进行控制：
（1）当供气流量低于流量上限设定值时，安全切断阀和监控调压器处于全开位置，控制器和调节阀处于压力调节状态。
此时，控制器和调节阀的作用是控制对下游的供气压力在规定的范围内，即在允许的波动范围内、按照压力上限设定值对下游用户供气。
（2）当供气流量增加到接近或超过流量上限值时，安全截断阀和监控调压阀处于全开位置，控制器和调节阀处于流量控制状态。
控制器输出控制信号，减小调节阀开度，控制供气流量不超过流量上限值；此时，对下游供气压力将低于设定的压力值。
（3）在对下游供气压力低于压力上限值的情况下，如果供气流量出现波动，则控制器根据站控系统反馈的供气流量和压力参数输出控制信号，控制供气流量已设定的流量上限值、在允许的波动范围内稳定供气。
（4）当供气流量从设定的流量上限值减少时，压力流量控制系统增加调节阀开度以稳定供气流量；当供气流量继续减小，调节阀开度继续增加导致对下游供气压力达到设定的出口压力值后，压力流量控制系统进入上述：1）所述的压
力调节状态；当供气流量增加到接近或超过流量上限值时，压力流量控制系统进入上述2），3）所述的流量控制状态。
（5）当调节器出现故障导致供气压力超过压力上限值达到一定范围时，监控调压器自动（或由专用控制器启动）投入工作，以维持下游供气压力在一个安全、合理范围。
此时，系统处于自力式压力调节状态，不能控制供气流量。
（6）若调节阀出现故障后，监控调压器也出现故障，不能控制下游压力时，安全切断阀则自动（或由专用控制器/站控系统）切断该回路气源，并由站控系统开启备用回路，关闭故障回路，以确保连续供气及下游管道、设备和系统的安全。
4 结束语
在现代化的城市天然气输配系统中，调压与计量都是较为关键和复杂的设施，在其工艺设计中必须综合考虑各方面的影响，保证天然气在生产运行中可以灵活调配以实现不同的供气要求。
在天然气站场的计量调压工艺中，通过压力控制与流量调节相结合的控制逻辑，能够有效保证城市供气的安全稳定和调节性需求，对于保证沿线的天然气稳定供应并维持良好的经济收益起到了十分关键的作用。
因此，天然气站场的计量调压方案设计中，应充分考虑工艺配置和城市供求关系，以实现最优化的方案。
参考文献
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