LNG接收站的計量撬系統

謝 深

（上海天然氣管網有限公司，上海 201204）

1 概況

五號溝LNG 接收站設計的外輸能力為0-310000 Nm3/h。相關外輸系統的設備有6套浸沒燃燒汽化器、6套BOG 蒸發氣壓縮機及總能力為0～310000 Nm3/h 的貿易用計量撬。

表1 外輸設備

2 計量撬系統

2.1 計量撬的規格

LNG 站的計量撬共有6路計量管路，每一路的設計流量為0-70000 Nm3/H，5用1備最多可開啟5路計量管路。同時每個計量管路會根據設定的流量自動開啟，當計量管路的實際流量值超過設計的流量90%，程序會自動開啟下路計量管路，在檢修維護時操作員亦可根據現場情況手動開停現場計量管路。

每個計量管包括一臺有一套超聲波流量計、壓力變送器和溫度變送器的流量計算機。而在計量總管的前端配置了一套在線色譜用于實時采樣分析（圖1）。

2.2 超聲波流量計

五號溝LNG 站的計量撬的6路流量計，每一路管徑尺寸DN300，每路最大流量70000 Nm3/h（圖2）。

2.2.1 元件類型

（1）天然氣超聲波流量計-雙聲道。

圖1 計量撬概況圖

（2）每個超聲波流量計配一個熱電偶套管（為測量溫度）和1個取壓接管。

（3）取壓接管位于流量計表體的上游一側。

（4）用作測量流量補償信號熱電偶套管安裝在超聲波流量計表體上（下游一側）

2.2.2 流量計規格

（1）原理

多通道（總計4通道），穿越時間（高頻聲脈沖）測量方法。

（2）爆炸和外殼：—至少為Exd ⅡBT4；—至少IP65。

（3）精度：測定變量的+/-0.15%。

（4）可重復性：測定變量的+/-0.2%。

信號處理單元可以準確、穩定和可靠的轉換流量到標準模擬信號（4～20 mA），高頻脈沖或數字信號（RS-485）。

壓力計和變送器具備測試/排水閥與工藝管道絕緣。閥門材料為316不銹鋼。使用316不銹鋼做的有雙金屬包頭擠壓成型端的儀表管材和配置。

計量系統具備在線校準功能。

圖2 超聲波流量計

2.3 上位機

2.3.1 主機

主機采用冗余配置、并配備一臺報告打印機及一臺報警打印機。HMI 計算機應有圖形、報告生成、趨勢等。還包括有日志、歷史趨勢、存儲一個月的流量計算機和氣相色譜儀數據。用于主機PLC 的電源、控制器、I/O 和通訊均應雙重化配置。

2.3.2 主機的功能

（1）在基本的流量計算機中設立參數。

（2）讀入和輸出這些參數以及每個計量管計量值和合計值。

（3）對整個天然氣計量站進行監控和報警，備份計量參數合計量信號。

（4）根據天然氣流量控制氣動閥開啟和關閉。

（5）選擇流量變送器執行最高精度的天然氣流量計量。

（6）與DCS 數據通訊。

（7）天然氣計量站氣相色譜儀的監控。

2.4 流量計算機

流量計算機功能：從每條計量線上搜集數據；從氣相色譜儀接收氣體成分；計算瞬時量和能流率；按照規程或合同儲存間斷的或持續一段時間內所有的相關數據到注冊單元。

（1）流量計算機連接相關變送器（一個壓力變送器一個溫度變送器）計算天然氣流速和積累流動數量。

（2）流量計算機是一個基于微型處理器的智能計算單元，最小RAM 不應大于8 M。每個獨立的流量計算機都具備數據存儲功能的要求。

（3）數據自動整理成文件的耗時小于5min。流量計算機能存儲過去30天內以下數據：日流量、溫度、壓力、事件日志及警報日志。

（4）流量計算機可以顯示在線流量和標準狀態下的累計流量（101.325 kPa，20℃）或能量流率。還可以顯示日流量、前一天和前一小時的累計流量。同時，所有有關流量計量的數據如壓力、溫度、氣體成分、密度、BTU、事件日志、報警日志和整個計量系統的現狀應在流量計算機上顯示。

（5）流量計算機應有自診功能。診斷結果傳送到上位機。圖3為流量計算機外觀圖。

圖3 流量計算機

2.5 氣相色譜儀及現場取樣

天然氣計量站將包括一個有取樣控制單元的在線氣相色譜儀。它具有天然氣分析、硫分析（以完整硫磺的形式）、H2S、BTU 計算，為計量計算程序分析天然氣成分。

天然氣取樣應從計量站出口管線處通過取樣針抽取。天然氣取樣系統包括一個取樣針、兩套有一個隔離閥、金屬過濾器、首次減壓閥、一個安全閥和一個壓力計等的取樣控制系統。

取樣系統探針深度可能為管道直徑的1/3或1/2。

為防止冷凝液體污染樣氣，取樣管安裝了加熱系統。加熱系統的溫度必須超過冷凝露點10℃以上。

本站的在線色譜儀型號為Elster Encal 3000。

基本參數如下：

（1）重復性＜0.01%。

（2）不確定度＜0.1%。

（3）可最多同時分析5路。

（4）EX-D 防爆要求。

2.6 其他

計量撬的其他還包括：

（1）現場各類閥門。

（2）現場壓力儀表。

（3）現場溫度儀表。

（4）流量計前過濾器。

（5）系統控制柜（包括打印機及各類通訊設施）。

3 計量撬的維護

計量撬作為重要的貿易計量設備，其完好性和可靠性對企業的運營和生產有著重要的意義，為了保證設施完好可靠需要對設備進行計劃性的維護和檢修。本節以上海五號溝LNG接收站為例并予以介紹。

3.1 超聲波流量計

站內的超聲波流量計規定為每兩年作一次外送校準工作，并且與流量計供貨方簽訂維護協議每一季度進行一次廠家檢查維護。

3.2 現場一次表和變送器

編制規定每半年對壓力表進行一次檢定工作，現場變送器每年校準一次。

3.3 氣相色譜儀

每季度由生產廠家進行一次在線檢查維護，每天兩次色譜在線自動標定，每年作一次在線校準。

3.4 現場各類閥門

每三年對現場的控制閥門做一次全面性維護檢修檢修，完成檢修后需進行在線耐壓試驗。而現場手動閥則根據現場檢查情況評估后再作檢修。

4 總結

本文以五號溝LNG 接收站為例介紹了一般LNG 接收站計量撬的構成和控制原則，另外根據現場運行維護經驗制訂了相應維護管理規定并予以實施，通過計劃性的維護及計量校準工作，保證了設施的完好和可靠，系統自運行以來站內的外輸產銷差始終控制在0.4%以下，達到貿易結算需求。