天然氣門站計量系統研究

郭東 （北京航天拓撲高科技有限責任公司 北京 100176）

天然氣門站計量系統研究

郭東 （北京航天拓撲高科技有限責任公司 北京 100176）

天然氣門站是長輸管線終點配氣站，也是城市接收站，具有凈化、調壓、存儲等功能。隨著近年來，我國社會經濟的不斷發展，人口數量急劇增加和人類生產生活需求越來越高，對城市天然氣的使用量越來越大，使得各地方天然氣公司對天然氣計量的工作非常重視。天然氣計量工作的優劣直接關系著城市門站天然氣管理部門的經濟利益和安全運行。為了提高天然氣公司整體的管理水平，降低運行的成本，確保天然氣為城市居民的生活更好的服務，必須制定一套科學合理的天然氣門站計量系統。

城市門站；天然氣門站；計量系統

計量系統是城市天然氣門站的重要設施，目前我國各城市天然氣行業對計量工作十分重視，并且投入了大量的資金，引入了許多先進的設備和儀表，提高了計算的準確性和可靠性。尤其是在天然氣門站計量系統中，淘汰了大量的落后計量儀器，不斷更新現代化自動控制計量系統，使城市輸配系統運行調度更加安全可靠，確保了天然氣門站計量系統的準確度。

一、天然氣計量系統的設計原則

為了保證天然氣計量系統的正常運行，在設計時應該遵循以下原則：

1.采用穩定可靠的流量計算儀器，其計量精度和計量形式必須與上游氣源供應商相匹配，確保與上游結算校對的技術條件一致，避免因不統一對數據產生一定程度的影響[1]。

（1）在科學技術的推動下，采用先進的計算機系統，對數據的測量和交換、多種流量的計量實施站端監控，以便使其進行自動的轉換。同時，建立歷史計量的數據庫，并對其進行深入地探索和分析。采用計算機系統的云計算功能，對計量數據進行云端上傳，確保歷史計量數據在長時間內不會丟失，并將其納入城市輸配運行的調度系統。

（2）在易燃易爆地區運行計量系統設備裝置時，應該做好一定安全可靠的防爆措施。

（3）流量計量程應該和城市輸配系統運行的狀態相匹配，以確保參數和流量在變化范圍內計量系統的綜合精度<1%。

（4）天然氣計量系統在設計時，要注意其系統功能：實時監測、數據準確、開放靈活、易于維護、安全可靠以及交互操作性強。

二、天然氣門站計量系統工藝原理

1.工作原理

天然氣門站的主要功能是計量、調壓和儲存等，采用流量變化切換自動計量系統，采用PLC氣體流量計量模板一對四的對計量支路進行計量，并采用全參數補償。城市天然氣使用量一般都分為高峰期和低峰期，兩個流量極值相差比較大。當流量與當前支路相比，小于支路下限，切換到大流量支路計量；或大于支路上限時，則切換到小流量支路計量，這樣就可以保證計量數據和流量的精確度。如某天然氣門站采用的是4路流量切換計量系統，4路為3路的備用支路，當流量大于1000M3/h時就開啟，與3路同時計量；當流量小于8000M3/h時，關閉4路。另外，通過PLC通信網絡，與信息進行交換操作，操作人員應該對輸氣過程進行密切的操作和監控，保證流量計量的準確性[2]。

2.技術參數

（1）介質參數

①介質工作溫度為：30±2℃；

②介質工作壓力為：0.35M Pa；

③壓力損失為：1.017kPa；

④工作狀態下介質動力粘度為：0.01065M Pa.s；

⑤流出系數：0.60321,0.60143,0.60056；

⑥膨脹系數：0.98448,0.98398,0.98325；

⑦等熵指數：1.28283；

⑧氣體壓縮系數：0.992916。

（2）各路計量范圍

①一路：550—1500M3/h

②二路：1400—4200M3/h

③三路：4000—10000M3/h

④四路：4000—10000M3/h（注意：三路和四路的參數是相同的）

在天然氣門站計量系統參數設置時，可以根據用戶系統的工藝流程、實際的流量計量情況進行設定或者修改，這樣才能確保工藝控制參數和流量計量參數的準確性，實現所有設置的參數都能下載到PLC中。

3.工藝流程

旋風分離器，是利用離心力分離氣流中固體顆粒或液滴的設備，被廣泛的應用于工業生產中。在天然氣門站計量系統工作過程中，若旋風分離器前后差壓超過100kPa，計算機系統將會發出警報聲和警報光；如果差壓超過150kPa，警報器會切換到另一路旋風分離器。在氣流出站時，如果壓力大于設定值，計算機控制系統將進行超壓保護，關閉調壓器三路管道。如果氣流進站時壓力低于設定值，計算機系統就會生出聲光報警，隨之打開另一路分離器；若壓力大于設置值，就關閉打開的旋風分離器，由系統維護人員進行處理。計量系統在進行差壓值切換時，高于3路所設定的差壓值時，就打開4路計量；反之低于4路差壓值，就關閉計量4路，這樣的設計方式可以保證流量計量的精確度，延長閥門的工作使用壽命[3]。

4.溫度、壓力的顯示

控制系統在門進出站時，通過壓力、溫度和旋風分離器的作用，描繪出壓力、差壓、計量通道壓力、調壓器后壓力、歷史曲線，對當前1min時間內變化的曲線和一天內變化的曲線打印出來，便于觀察和分析研究。系統運行人員在記錄表時，可以很據每個操作發生的時間、操作類型和操作對象等，隨時在線的進行查詢和調出。這樣可以減少計量的誤差，保證門站計量系統的精確度和穩定性，為相關部門提供真實可信的天然氣流量計量數據，為我國貿易的核算提供了可靠的依據。

結束語

隨著我國社會的進步和經濟的發展，各地方對燃氣行業的計量工作越來越重視。在城市天然氣門站計量系統的設計中，應該按照用戶的實際情況，采用先進的科學技術，設計出計量數據準確、開放靈活、易于維護、安全可靠以及交互操作性強的天然氣門站計量系統，不斷地優化門站計量系統的工作原理和流程，提高計量的穩定性和準確度，使我國的自控程度居于世界先進水平，促進我國貿易結算的可靠性。

[1]李國彬.天然氣門站站控系統應用問題研究[J].科技致富向導,2011,02:169-173.

[2]田鵬飛.天然氣門站數據采集、傳輸及應用系統[J].山西電子技術,2012,06:27-28.

[3]吳煥芬,程佳,李東升,呂幾凡.基于網絡平臺的天然氣能量計量方法研究[J].傳感器與微系統,2011,09:21-24.

郭東（1976-），男，漢族，甘肅慶陽人。畢業于北京理工大學機械電子工程專業，工程師，現從事燃氣SCADA系統設計與研究工作。