天然氣管道分輸站場設(shè)計關(guān)鍵點探討

金萬康　劉驥

摘 要：天然氣管道工程是一條大口徑、長距離、高壓力的天然氣長輸管道，天然氣在分輸站場經(jīng)過過濾分離、計量和調(diào)壓，向沿線的閥站供氣，解決沿線用氣需求。分輸站場的建設(shè)和平穩(wěn)運行，對整條輸氣管線的建設(shè)是非常重要的環(huán)節(jié)，站場的運行狀況關(guān)系到整條管線的運營，站場的設(shè)計是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。分輸站場的主要功能是分輸氣量，通過過濾分離、計量、調(diào)壓，然后供給用戶。天然氣管道工程的分輸站場的設(shè)計，主要從平面布置，流程優(yōu)化、設(shè)備選型等方面著手。

關(guān)鍵詞：天然氣長輸管道;計量和調(diào)壓;分輸站場設(shè)計

天然氣長輸管道分輸站場的設(shè)計，依據(jù)現(xiàn)場地形的實際情況，合理布局，在滿足規(guī)范的情況下，盡量減少占地;流程設(shè)計將多種工藝流程相結(jié)合，適用各種工況;設(shè)備選型上根據(jù)實際工況選用設(shè)備，設(shè)備一般需備用一臺，以滿足檢修時站場能正常運行。通常，天然氣分輸站場通過調(diào)壓后進出站壓差比較大，容易出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象，分輸?shù)墓軓叫枳龊帽卮胧?/p>

1 平面布置

天然氣分輸站場屬于五級站場，平面布置必須嚴格執(zhí)行 《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī) 范（GB50183）》 的相關(guān)規(guī)定。在滿足規(guī)范的前提下，平面布置主要從以下幾方面著手：站場內(nèi)部分為兩大部分，即辦公區(qū)與生產(chǎn)區(qū)，這兩區(qū)域須分開布置，最小安全距離不得小于22.5 m，辦公區(qū)一般布置在站場的進出口，便于人員緊急情況下疏散，減少人員穿梭于生產(chǎn)區(qū)，帶來安全隱患。辦公區(qū)主要為站內(nèi)的輔助生產(chǎn)廠房 （發(fā)電機房、水源井泵房、配電室等）、使用非防爆電氣的廠房及值班休息室;生產(chǎn)區(qū)主要為站內(nèi)的工藝設(shè)備裝置區(qū)，它們二者之間有著嚴格的安全距離，屬于防爆區(qū)和非防爆區(qū)的安全距離。同時要依據(jù)線路的整體走向，生產(chǎn)區(qū)布置在方便天然氣管道進出站場的位置，盡量順直進出站管道在站內(nèi)的走向，減少不必要的彎頭。

在生產(chǎn)區(qū)布置中，生產(chǎn)區(qū)內(nèi)部分兩大部分，即進出站閥組區(qū)和過濾分離、計量調(diào)壓區(qū)。進出站閥組區(qū)一般布置在人員便于操作的地方，過濾分離器、計量調(diào)壓區(qū)布置在靠近分輸方向的區(qū)域。設(shè)備的布置依據(jù)流程順序及分輸走向，依次布置設(shè)備，設(shè)備之間不僅要滿足安裝的距離要求，同時要留有足夠的檢修空間，比如過濾分離器后側(cè)，至少要留出筒體長度的距離，以便在以后的檢修中抽出內(nèi)部的濾芯。

在辦公區(qū)布置中，發(fā)電機房和配電室一般布置在辦公區(qū)的一側(cè)，不與其他辦公室相鄰，尤其與有水的房間不能毗鄰。在目前的分輸站場設(shè)計中，辦公室、通信室、陰極保護室等房間，都集中于一棟辦公樓中，這樣既美觀又節(jié)省占地。辦公區(qū)內(nèi)的其他建 （構(gòu)） 筑物，比如水源井泵房、一體化污水處理裝置等之間的安全距離，在滿足防火規(guī)范的前提下，也要滿足相關(guān)專業(yè)的特殊要求。

2 流程

分輸站場的主要流程有以下四種模式：正常流程：上游來氣→過濾分離→計量→調(diào)壓→輸往用戶。清管流程：上游來氣→發(fā)球筒→管道下游。越站流程，即天然氣來氣不進站，不輸往用戶，而是直接輸往下一分輸站。這種流程的實現(xiàn)有兩種情況：①分輸站出現(xiàn)狀況，停止運行，此時關(guān)斷進站的切斷閥，天然氣直接輸往下一分輸站;②接收用戶出現(xiàn)問題，不能接收天然氣，分輸站需要停止運行，此時，長輸管道中的天然氣直接進入下一分輸站。返輸流程：即天然氣的流向改變，原來的上游改為下游，逆向輸送介質(zhì)。在返輸流程模式下，分輸站的功能不變。

3 設(shè)備選型

3.1 過濾分離器

天然氣在長輸管道運行過程中，會帶有一些雜質(zhì)和水分，因此在分輸站進站后，首先要對天然氣進行過濾分離，去除雜質(zhì)和水分。過濾分離設(shè)備有旋風(fēng)分離器和過濾分離器。旋風(fēng)分離器和過濾分離器的選用，要看介質(zhì)的情況而定，介質(zhì)中雜質(zhì)比較多，氣質(zhì)不是很干凈，就需要將旋風(fēng)分離器和過濾分離器聯(lián)合使用：首先用旋風(fēng)分離器去除直徑稍大的固體顆粒及少許水分，再用過濾分離器去除微小顆粒和水分、纖維及懸浮物。經(jīng)過過濾分離處理的氣質(zhì)，才能適用于后面流程中流量計對氣質(zhì)的要求。介質(zhì)中雜質(zhì)比較少，比較干凈，可只選用過濾分離器去除雜質(zhì)，這樣比較節(jié)省站場占地及工程費用。

3.2 計量

分輸站的計量是貿(mào)易計量，在計量精度上要滿足貿(mào)易交接的要求，量程范圍選擇要合適，充分考慮投產(chǎn)初期的小流量和今后滿負荷運行的大流量的需求。目前常用的天然氣計量主要有孔板流量計、渦輪流量計、超聲波流量計等。孔板流量計是一種差壓式計量設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，使用周期長，但量程范圍窄，在 30%～80%之間且壓損較大，不能很好地適應(yīng)各種流量范圍;渦輪流量計量程范圍稍寬，在 10%～80%之間，壓損小，但當(dāng)氣體流量較小時，渦輪流量計存在計量盲區(qū);超聲波流量計是通過測超聲波信號在管內(nèi)傳輸?shù)臅r間來計算流體的流速，測量精度高，量程范圍寬，幾乎沒有壓損。

3.3 調(diào)壓

目前分輸站的調(diào)壓流程方案有五種：單臺調(diào)節(jié)閥;單臺調(diào)壓閥+監(jiān)控調(diào)壓閥;單臺調(diào)壓閥+安全切斷閥;監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥;調(diào)節(jié)閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥。單臺調(diào)節(jié)閥方案流程簡單，操作方便，但需要人員隨時調(diào)整，安全性差，氣量易波動。單臺調(diào)壓閥+監(jiān)控調(diào)壓閥方案分級調(diào)節(jié)和監(jiān)控，實現(xiàn)對下游壓力的監(jiān)控，安全性較好，但需人員隨時調(diào)整，兩臺調(diào)壓器的壓力設(shè)定要合理。單臺調(diào)壓閥+安全切斷閥和監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥這兩種方案均采用了安全切斷閥設(shè)置，安全性較高，能確保下游不超壓，但切斷閥一旦動作，將切斷下游供氣，需要對切斷閥的設(shè)置進行調(diào)整和復(fù)位。調(diào)節(jié)閥+監(jiān)控調(diào)壓閥+安全切斷閥方案，按照從上游至下游的順序串聯(lián)組成安全、監(jiān)控式調(diào)壓系統(tǒng)。正常情況下，安全切斷閥和監(jiān)控調(diào)壓閥處于全開位置，由調(diào)節(jié)閥對下游壓力進行控制。當(dāng)供氣流量超過設(shè)定值時，調(diào)節(jié)閥切換到流量控制狀態(tài);當(dāng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障不能工作時，監(jiān)控調(diào)壓閥開始工作，若監(jiān)控調(diào)壓閥也出現(xiàn)故障，安全切斷閥切斷氣源，以保證下游管道和設(shè)備的安全。

4 結(jié)論

天然氣在分輸站場經(jīng)過過濾分離、計量和調(diào)壓，向沿線的閥站供氣，解決沿線用氣需求。分輸站場的建設(shè)和平穩(wěn)運行，對整條輸氣管線的建設(shè)是非常重要的環(huán)節(jié)，站場的運行狀況關(guān)系到整條管線的運營，站場的設(shè)計是其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。分輸站場的主要功能是分輸氣量，通過過濾分離、計量、調(diào)壓，然后供給用戶。本文主要天然氣管道工程的分輸站場的設(shè)計中的平面布置，流程優(yōu)化、設(shè)備選型等幾個關(guān)鍵點著手。

參考文獻：

[1] GB50183—2004，石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2014.