城市天然气厂站中调压计量系统的设计
城市天然气厂站中调压计量系统的设计吴筱峰(中国市政工程中南设计研究总院,湖北武汉430010) 摘 要: 论述了城市天然气门站、调压站、加气站中调压计量系统的工艺流程和设备选型与配置。
关键词: 天然气厂站; 门站; 调压站; 加气站; 流量计; 调压器中图分类号:T U996 文献标识码:B 文章编号:1000-4416(2010)07-0A21-04D esi gn of Pressure Regul a ti on and M eter i n g Systemfor C ity Na tura l Ga s St a ti on sWU Xiao2feng Abstract: The p r ocess fl ow,equi pment type selecti on and configurati on of p ressure regulati on and metering syste m for city natural gas gate stati on,regulat or stati on and gas filling stati on are described. Key words: natural gas stati on; gate stati on; regulat or stati on; gas filling stati on; fl owme2 ter; regulat or 现代化的城市天然气输配系统是复杂的能源综合设施,由不同压力级制的输配管网、各类天然气厂站(门站、调压站、加气站等)和信息采集、管理维护等软、硬件系统组成[1]。
根据各种类型的城市天然气厂站如城市天然气门站、调压站和CNG标准加气站的运行和供气特点,在设计时其调压计量系统采取不同的配置和选型,本文对此进行探讨。
1 天然气门站[2、3]1.1 工艺流程天然气门站是城市天然气输配系统的气源点,应具备过滤、调压、计量、安全切断、运行路和备用路自动切换等主要功能,确保供气的连续性、安全性和稳定性。
为保证天然气门站供气的可靠性,在其计量单元和调压单元均设有备用路[4]。
门站调压计量系统工艺流程见图1。
① 计量单元在进站高压流量计之间设计对比流程[1],在两个并联流量计之间增加串联回路。
在流量计标定图1 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[5],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。
② 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第30卷 第7期2010年7月煤气与热力G AS&HE ATVol.30No.7Jul.2010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。
1.2 流量计选型设计上游供气方对门站的供气计量为贸易交接计量,随着计量技术的不断发展,贸易交接计量采用的流量计已由过去的孔板流量计、涡街流量计发展到目前较为认同的涡轮流量计和超声波流量计。
① 超声波流量计公称直径为80～1200mm,适用温度范围为-40～180℃,公称压力≤25.0MPa,计量精度等级为0.5级,量程比可达1∶130,可双向计量,无压力损失。
流量计上、下游直管段最小长度要求:当无整流器时上游为10D(D为接管管道外径,以下同)、下游为3D,有整流器时上游为5D、下游为3D。
② 涡轮流量计公称直径为50～600mm,适用温度范围为-10～65℃,公称压力≤4.0MPa(公称压力>4.0MPa 时需进口或特殊订货),计量精度等级为0.5级,量程比可达1∶20、1∶30、1∶50。
单向计量,对输送介质有最低压力要求,流量计本体压力损失为0.2～1.0 kPa。
流量计上游直管段最小长度为2D,有条件时上游为20D、下游为5D。
③ 选型建议在实际工程中,不同结构形式的计量仪表,即使是同等级计量精度也会存在差异。
用于贸易交接时建议采用计量精度等级为0.5级的计量仪表。
通常情况下,当压力大于4.0MPa、公称直径径大于600 mm时,建议选用超声波流量计。
1.3 调压器选型设计目前运行的城市天然气门站多采用截止式调压器和轴流式调压器,这两种调压器均为间接作用调压器,即通过指挥器与主调压器联合作用实现调压。
① 截止式调压器调压器的阀口为非全通径(即阀口全开口径比调压器口径要小),阀体采用铸造,少数部件锻造,制造成本比轴流式调压器低。
气体下进上出,在调压器内做逆“Z”字形流动,一方面气体会产生气蚀,冲刷阀体死角;另一方面气体在阀体内2次转弯会产生一定压力损失和较大的噪声。
② 轴流式调压器调压器阀体采用锻钢制造,与铸钢相比锻钢的金属晶粒更细、更致密,从而具有更高的强度和金属致密度,锻钢阀体在高压工况下使用安全性更高。
气体通过调压器时为直线(轴向)流动,不会产生气蚀。
调压器阀口为全通径(即阀口全开口径与调压器口径相同),一方面阀体阻力小、流态好、同等工况下产生的噪声比截止式调压器小,同等口径、同等压力下,轴流式调压器的额定流量要高出截止式调压器15%以上;另一方面,气体携带的微小固体杂质(灰尘等)不易淤积在阀口造成调压器关闭不严等故障,在实际应用中轴流式调压器故障率要低于截止式调压器。
③ 选型建议同等规格的轴流式调压器价格要高出截止式调压器25%以上,但从调压性能、流通能力及运行维护等方面综合考虑,轴流式调压器的整体性能要优于截止式调压器,尤其是在高压(压力>2.5MPa)工况下,轴流式调压器安全性更高。
实际工程证实,轴流式调压器具有噪声低、流量大、故障率低的优点。
建议在城市天然气门站的调压器选型时优先考虑采用轴流式调压器。
2 调压站[6～10]调压站按使用功能可分为区域调压站、专用调压站和调压箱(柜)[11]。
2.1 区域调压站区域调压站流程与城市天然气门站基本相同,为保证供气的可靠性和稳定性,设计采用两路及以上(除运行路、备用路外,可根据工程具体情况预留调压路),每一调压路均采用两台调压器串联连接而成。
2.2 专用调压站专用调压站特定向单一用户供气,供应对象多为用气量较大的工业用户,其特点是供气量大、稳定性要求高(一般要求为24h连续供气),一旦出现停第30卷 第7期 煤气与热力气事故将给供气对象造成巨大的经济损失。
对于此类调压站设计时采用两路(一用一备),选用计量精度等级为0.5级的计量仪表以满足贸易计量要求。
2.3 调压箱(柜)用户调压箱(柜)的功能是接受城市中压管网来气,并将天然气压力降至2500～3000Pa,输送至庭院低压管道供应居民用户使用[11]。
调压箱(柜)工艺流程(采用两路调压)见图2。
图2 调压箱(柜)工艺流程调压单元设计为两路或一路加旁通管,采用截止式调压器。
采用两路调压的系统正常工作时,一台调压器工作,另一台作为备用(关闭状态)。
调压器均采用故障开型,当工作调压器发生故障、出口压力高于设定值时,运行路的切断阀关闭、出口压力降低,当下降到备用调压器的设定出口压力时,备用调压器自动启动工作。
运行路切断阀动作压力应小于备用路切断阀动作压力。
此外,当用气异常增大或进口压力降低造成运行路出口压力下降时,备用路投入运行,两条调压路同时工作,满足增大的用气需求。
如无特殊要求,可不设置计量单元。
3 CNG 标准加气站[12～17]3.1 工艺流程CNG 标准加气站从城市天然气输配系统的输气管道上取气,进站的原料天然气先进行过滤、调压、计量,再通过脱硫、脱水装置有效地脱除原料天然气中所含的H 2S 、水分,使其达到《车用压缩天然气》G B 18047—2000的要求,再由缓冲罐缓冲后进入天然气压缩机增压至25.0MPa,加压后的成品CNG 经顺序控制盘、储气设施,再通过加气机给CNG 汽车加气。
3.2 进气调压计量系统CNG 标准加气站的核心设备是天然气压缩机,当压缩机进气压力较高时,可相应减少1～2级压缩,单位产气的压缩能耗相应降低。
在设计过程中应详细分析供气管道的运行工况,合理配置加气站进气调压系统,在保证压缩机稳定工作的前提下尽可能降低加气站压缩能耗。
加气站调压计量系统工艺流程见图3。
图3 加气站调压计量系统工艺流程加气站调压计量系统由进站紧急切断阀(电动或气动)、调压单元和计量单元组成。
由于加气站一般每日运行12～16h,调压单元可采用“1+1”结构,即“工作路+手动旁路”。
计量单元采用涡轮流量计,仅作为内部经营核算时可采用计量精度等级为1.0、1.5级的流量计;需与供气方贸易结算时,采用计量精度等级为0.5级的流量计。
3.3 调压器选型CNG 标准加气站所选用的天然气压缩机对第一级压缩的吸气压力有较高的要求,如超出其正常工作的吸气压力范围,压缩机无法正常启动。
① 进站压力较为稳定的条件下调压器选择当进站压力较为稳定时,调压器可选用截止式调压器,将进加气站的天然气压力调至压缩机正常工作的吸气压力范围内即可。
② 进站压力波动较大的条件下调压器选择以某一实际工程为例,进站天然气压力在0.6～1.6MPa 范围内波动,可供选择的天然气压缩机有两种规格:第1种进气压力为(0.8±0.2)MPa,4级压缩,排气量为828m 3/h,排气压力为25.0MPa,电动机功率为132k W ;第2种,压缩机进气压力为(0.5±0.1)MPa,4级压缩,排气量为720m 3/h,排气压力为25.0MPa,电动机功率为132k W 。
对应以上两种规格压缩机,有两套设计方案。
a .方案一选用2台排气量为828m 3/h 、压缩机进气压力为(0.8±0.2)MPa 的天然气压缩机,单位产气的压缩能耗为0.16k W ・h /m 3;选用轴流式调压器,设定调压器后压力值为0.8MPa (进气压力在0.8MPa 以下时,调压器具备直通功能)。
论燃气输配调度管理系统的设计以及应用
论燃气输配调度管理系统的设计以及应用作者：满乐祥来源：《城市建设理论研究》2013年第04期摘要：近几年随着国家大力发展天然气产业，对燃气企业燃气输配管理信息化要求越来越高。
逐步建立起燃气数据采集与监控系统（SCADA）、地理信息管理系统（GIS）、安防系统、车辆调度管理系统（GPS）、辅助决策系统（包括管网仿真、负荷预测系统）等多个燃气调度输配管理信息化管理子系统，这些系统的建立极大地提高了企业管理水平、经济效益和管网运行的安全性。
本文主要提出燃气输配调度管理系统建设的设计思路和方法。
关键词：输配调度；SCADA；GIS；GPS中图分类号：TU996.6文献标识码：A文章编号：1．系统组成及功能燃气输配调度管理系统为燃气企业对燃气生产、产销、管网运行状态、设备资产管理、用气安全管理等提供现代化的管理手段。
它对提高燃气管网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现燃气输配调度自动化与现代化。
燃气输配调度管理系统由SCADA系统、GIS系统、GPS系统、安防系统、辅助决策支持系统（管网仿真系统、负荷预测系统、泄露检测定位）等子系统组成，各子系统提高了燃气企业生产管理、设备管理、安全管理、急抢修管理、辅助支持等五大部分管理手段和效率。
输配调度各子系统具有以下功能：1.1 SCADA系统SCADA系统融合了先进的计算机技术、现场总线技术、网络通信技术、数据库技术、HMI技术、控制技术等，实现对燃气管网系统的进气、计量、输配、调压全过程的监控、管理和调度，能实现生产信息、管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析和存储，为其他信息化系统提供基础数据。
SCADA系统主要实时监测管网运行数据、动态显示管网运行流程图、显示采集的历史/实时趋势、下达调度和操作命令、报警和事件管理、网络监视和管理、生成各种数据报表等功能模块组成。
1.2 GIS系统GIS系统为用户提供一套管理燃气输配管网空间及属性信息、实现数据的综合查询、统计及输出、可以有效进行紧急事故处理、并可与SCADA系统、客户信息系统集成使用的管理系统。
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。
天然气调压器(四种监控主调方式)
2.1.2指挥器式调压器
优点：1、精度高。调压精度<1%。 2、流量、压力范围较宽。
缺点： 价格昂贵。
指挥器式调压器分类
按照流体在主阀内流动方式分类：1、轴流式；2、曲流式。 按照指挥器对主阀的控制分为：1、负载型；2、卸载型。
卸载式和负载式
卸载式调压器(单向控制)特点： 1、响应速度慢。 2、取压管路少。 3、压差高。
负载式调压器(双向控制)特点： 1、响应速度快。 2、压差低。
综上所述：调压器的种类很多，不同的调压设备应合理选用 调压器，例如：
1、CNG调压设备中，高压段入口压力通常在20mpa左右，一 级减压调压器就不能选择轴流卸载式调压器。
该系列产品还包括： 1、BFL：带切断保护调压器。
2、MFL带有监控功能。 （即两个完全相同的FL调压器串联） 极少使用，通常使用两个FL调压器 通过中间直管路（无需变径）串联 代替。
3、FL-BP、BFL-BP、 MFL-BP为FL系列的低压版本。
FL调压器主要技术参数：
2.2.1FL调压器指挥器类型
FL调压器常用的指挥器有两类： 1、PS/79(压差较高)、PS/79-
1、PS/79-2（压差较低）：
该指挥器自带有过滤和稳压 装置。（除PSO79和PSO80）
2、PRX型指挥器
PRX指挥器用于出口压力高于 40bar的管路。 PRX指挥器与PS类指挥器相比， 缺少了稳压部分，因此当FL调 压器配PRX指挥器时，需要在上 游加装SA/2稳压器。 注：需要指出的是，艾默生旗下的 PRX指挥器（包括PS系列），内 部带有过滤器，但是有些厂家 的PRX类指挥器内部不加装过滤 器，订货时需要注意。
城市燃气输配管网系统及案例分析
低压—中压A两级管网系统
城市：三个区 气源：天然气 储气：末端储气 城市燃气分配站：2个（东、西） 中压管网：1个环；
有9个区域调压站：向低压管网供 气（民用、公建、小工业）；
3个专用调压站：工业用户。
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低压管网：3个环网 a．主干管是环网，次要管道可以是枝状 b.一片环网至少2个调压站 c.不同压力等级管网间要有几个调压站 d.两个调压站之间主管道宜取相同管径 e.目的：可靠性 f.布线方式：
沿大街小巷布置密集的低压管网——城市的老区 主要街道的干管成环，其他为枝状——城市的新建区
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阀门： a.低压一般不设阀门 b.中压以上设阀门：分段阀门；分支阀门；调压站 进出口上；穿跨越两端。原则：非常必要的地方。
调压站： a.作用：降压、稳压。 b.区域调压站作用半径：供气点到零点的平均直线距离。 c.区域调压站在供气区的中心，地上单独建筑物。
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(四) 燃气管网系统的选择 规划城市在选择燃气管网系统时，应考虑到许多因素，
其中最主要的有： （1） 气源情况：燃气的性质，是人工燃气、天然气、还
是液化石油气；供气量和供气压力；燃气的含湿量和露点 ；气源的发展或更换气源的规划； （2） 城市规划、远景规划情况、街区和道路的现状和规 划、建筑特点、人口密度、居民用户的分布情况；
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高压燃气管道300＜p≤800
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（一）城市燃气输配系统的构成 1.低压、中压以及高压等不同压力的燃气管网； 2.城市燃气分配站或压送机站、调压计量站或区域调压站
； 3.储气站； 4.计算机控制中心。
《压缩天然气供应站设计规范》(GB51102-2016)
《压缩天然气供应站设计规范》（GB51102-2016）1 总则1．0．1 为使压缩天然气供应站设计符合安全生产、保障供气、技术先进、经济合理、环境保护的要求，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于城镇燃气工程中下列压缩天然气供应站的设计：1 压缩天然气加气站；2 压缩天然气储配站；3 压缩天然气瓶组供气站。
1．0．3 压缩天然气供应站设计除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语2．0．1 压缩天然气 compressed natural gas(CNG)压缩到压力不小于10MPa且不大于25MPa的气态天然气。
2．0．2 压缩天然气供应站 CNG supply station压缩天然气加气站、压缩天然气储配站、压缩天然气瓶组供气站的统称。
2．0．3 压缩天然气加气站 CNG filling station将由管道引入的天然气经净化、计量、压缩后形成压缩天然气，并充装至气瓶车、气瓶或气瓶组内，以实现压缩天然气车载运输的站场。
2．0．4 压缩天然气储配站 CNG storage and distribution sta-tion采用压缩天然气瓶车储气或将由管道引入的天然气经净化、压缩形成的压缩天然气作为气源，具有压缩天然气储存、调压、计量、加臭等功能，并向城镇燃气输配管道输送天然气的站场。
2．0．5 压缩天然气瓶组供气站 multiple CNG cylinder installa-tions station采用压缩天然气瓶组储气作为气源，具有压缩天然气储存、调压、计量、加臭等功能，并向城镇燃气输配管道输送天然气的站场。
2．0．6 压缩天然气汽车加气站 CNG refuelling station将压缩天然气加注至汽车燃料用储气瓶内的站场。
2．0．7 压缩天然气瓶车 CNG cylinders transportation truck将由管道连成一个整体的多个压缩天然气储气瓶固定在汽车挂车底盘上，设有压缩天然气加(卸)气接口、安全防护、安全放散等设施，用于储存和运输压缩天然气的专用车辆，简称气瓶车。
燃气输配系统压力调节
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第一节 燃气调压器工作原理
一、调压器的作用
调压器（pressure regulators）主要功能： 将输气管网的压力调节到下一级管网或用户所需要 的压力 将调节后的压力保持稳定。 设置位置 气源厂、燃气压送站、分配站、储罐站、输配管网 和用户处 在燃气输配系统中，是降压设备。
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１、阀门
进出口——检修调压器、过滤器以及停用调压器时切 断气源 距调压室10m以外进出口管道应设置切断阀门
常开 当调压室发生事故或大修时，不必接近调压室即可 切断气源，防止事故蔓延。
旁通
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２、过滤器
目的：消除燃气中的固体悬浮物 位置：调压器入口 种类：
重力式分离器（一般只能分离粒径大于20~30μm） 离心式旋风分离器（分离粒径可至10μm）
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根据作用在薄膜的给定压力部件，直接作用式调压器可分为三 种形式：重块式、弹簧式和压力作用式。 ①重块式 出口压力难以调节，一般用于出口为低压的配气系统。 ②弹簧式 用弹簧代替重块，调节弹簧调节螺栓即可增加或缩小给定压 力值，可调进出口压力范围较大。 以上两种调压器都不适用于高的出口压力 ③压力作用式调压器 给定压力由薄膜上方小室内的压力确定，可以使用于较高的出 口压力。 20
气体管道过滤器
填料：马鬃、长玻璃丝、金属丝网等 过滤器前后应设置压差计，根据测得的压 力降判断过滤器的堵塞情况
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在长距离的天然气输气起点站、中间站、分气站和门站，应选 用重力式及旋风分离器。允许压降较大时，可选用旋风式；允 许压降较小时，可选用重力式。
城市燃气工程系统规划
四.城市燃气气源规划
（一）气源设施
2.液化石油气气源设施
（2）气化站与混气站
气化站与混气站都是小型气源，主要供应居民 ，因此布局应尽量靠近负荷中心，用地也有一定限 制。气化站一般为1000-3000m2不等,混气站更大一 些。 1个供应1400户居民的气化站，其面积为1500m2。1 个供应6000户居民的气化站，面积为2500m2.一个 混气能力为4.1万m3/天的混气站，3500m2.
精选课件
三.燃气负荷预测与计算
（三）指导燃气设计的燃气用气量计算
1 燃气的需用工况（用气的变化规律） 用气的不均匀性与确定气源生产规模、
调峰手段和输配管网管径有很密切关系。 月不均匀性 日不均匀性 小时不均匀性
精选课件
三.燃气负荷预测与计算
月不均匀系数（月不均匀性）
月不均匀系数=该月平均日用气量/全年平均日用气 量
计算月指逐月平均的日用气量中出现最大值的 月份，计算月的月不均匀系数称为月高峰系数。
影响月不均匀性的主要因素是气候条件。一般 情况下，居民与公建用气的月高峰系数可以在1.11.3范围内选用。我国“三北”地区宜选用较低值， 因为该地区居民冬季常用火炉采暖。
精选课件
三.燃气负荷预测与计算
日不均匀系数（日不均匀性）
包括储存站、储配站、灌瓶站、气化站和混气 站等，其中前三者可统称为液化石油气供应基地。
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四.城市燃气气源规划
（一）气源设施
2.液化石油气气源设施 （1）液化石油气供应基地
液化石油气供应基地是液化石油气储存站、储 配站和罐瓶站的总称。
一般情况下，当储罐设计总容量小于3000m3的 时候，储存站与罐瓶站可以合设成为储配站，否则 应该分开设置。
城市天然气厂站中调压计量系统的设计
行路 和备用 路 的工作调 压器 和监控 调压器 的 出 口压
调压 器 口径 要 小 ） 阀 体采 用 铸 造 ， 数部 件 锻 造 ， ， 少 制造 成本 比轴 流式 调 压 器低 。气 体 下进 上 出 ， 调 在
Ｗ Ｕ ａ —ｅ ｇ Ｘｉｏ ｆｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｒ ｃ ｓ ｏ ，ｅ ｕ ｐ ｎ ｙ ｅ ｓ ｌ ｃｉ ｎ ａ ｄ ｃ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｆｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｕａ ｉｎ ａ ｔａ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｆ ｗ ｌ ｑ ｉ ｍｅ ｔｔｐ ｅｅ ｔｏ ｎ ｏ ｆ ｕ ａｉｎ ｏ ｒ ｓ ｕ ｅ ｒ ｇ ｌｔｏ ｎｄ ｉ
门站 、 压 站 和 Ｃ Ｇ 标 准 加 气 站 的 运 行 和 供 气 特 调 Ｎ
图 １ 门站 调 压 计 量 系统 工 艺 流 程
点， 在设 计时其 调 压 计 量 系统 采 取 不 同的 配置 和 选
型 ， 文 对此进 行 探讨 。 本
时， 将其中任一路的流量计临时更换为标 准气体流
第３ ０卷
第 ７期
煤 气 与 热 力
ＧＡＳ ＆ ＨＥＡＴ
Ｖｏ ． Ｏ Ｎｏ ７ １３ ．
２１ ０ ０年 ７月
Ｊ１ ０ ０ ｕ ．２ １
城 市 天然 气 厂站 中调 压 计 量 系统 的设 计
天攸 吴筱 峰
（ 中国市政 工程 中南设计研 究总院 ，湖北 武汉 ４ ０ １ ） ３ ０ ０
压器 内做逆 “ ” ｚ 字形 流动 ， 方面 气体 会 产生 气 蚀 ， 一 冲刷 阀体死 角 ； 一 方 面气 体 在 阀体 内 ２次转 弯 会 另 产生 一定压 力损失 和较 大 的噪声 。 ② 轴 流式调 压器 调压 器 阀体 采用 锻 钢 制造 ， 铸钢 相 比锻钢 的 与 金属 晶粒更 细 、 更致 密 ， 而具 有更 高 的强度 和金 属 从
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
城市燃气输配系统的构成
⒈容积式流量计
容积式流量计相当于一个标准容积的容器,它接连不断 地对流动介质进行度量。
精度比较高,但是计量受度量次数及压力的影响,一般 只能用于小流量低压力的计量。
常见的有往复式 膜式 、回转式 罗茨式、椭圆齿轮 式 、湿式。
膜式燃气表 机械表
智能预付费、远传燃气表
4.街道交通量和路面结构情况,以及运输干线的分布情况。 5.所输送燃气的含湿量,必要的管道坡度,街道地形变化情况。 6.与该管道相连接的用户数量及用气情况,该管道是主要管道还是次要管道。 7.线路上所遇到的障碍物情况。 8.土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。 9.该管道在施工、运行和万一发生故障时,对交通和人民生活的影响。
⑴低压储存 ⑵高压储存
3、根据储存的方式分类
⑴地下储存 ⑵储气罐储存 ⑶管道储存 ⑷管束储存
二、人工燃气储存
1、低压湿式储气罐储存
螺旋罐
直立罐
低压湿式罐的工作原理
2、低压干式罐
三、液化石油气储存
球罐、卧罐
四、天然气储存
1、气态储存
储气罐储存
储气罐储气
贮气罐的主要功能有以下三点： 1 随着用气量的变化,补充制气设备所不能及时供应的部分燃气量。 2 当停电、修理管道、制气或输配系统发生故障时,保证一定程度的供气。 3 可用以混合不同组分的燃气,使燃气的性质 成分、发热值 均匀。
正压法临界流音速喷嘴气体流量标准装置
2 临界流喷嘴法气体流量标准装置
特点： 对于中、高压和大流量气体流量计的检定,临界流喷嘴装置具有明显的优势； 结构简单、性能稳定、体积小、准确度高和使用方便； 准确度：0.2%~0.5％； 临界压力比为0.528；最大0.9。