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西氣東輸管道工程的流量計量和檢測系統(tǒng)

2025China.cn   2008年01月09日
摘 要 :西氣東輸管道工程流量檢測與計量的特點是高壓、大流量、流量變化范圍大。為了
保證流量檢測與計量的準(zhǔn)確度,采用先進(jìn)的氣體超聲波流量計作為貿(mào)易交接計量流量計,以保證貿(mào)易雙方的經(jīng)濟(jì)效益。對西氣東輸管道工程的氣體檢測系統(tǒng)和計量標(biāo)定中心進(jìn)行了介紹。
主題詞 輸氣管道 流量 天然氣計量 檢測 流量計 標(biāo)定 分析儀器 系統(tǒng)
  西氣東輸管道干線全長約3 900 km;設(shè)計輸量為120×108 Nm3/a;設(shè)計壓力為10.0 MPa;管徑為1 016 mm。西氣東輸管道工程流量檢測與計量的特點是高壓、大流量、流量變化范圍大,并且采用國際上天然氣銷售的通用模式,與用戶簽訂售氣的“照付不議”合同。因此,該工程流量計的選型和精確度對今后的經(jīng)濟(jì)效益有著直接影響。
1 先進(jìn)高精確度的流量計量系統(tǒng)
(1)流量計選型
  天然氣流量計量是天然氣管道工業(yè)中最重要的測量環(huán)節(jié),是企業(yè)進(jìn)行貿(mào)易交接、經(jīng)濟(jì)分析和降低運(yùn)行成本的主要因素,直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與用戶利益。天然氣輸送管道常用的流量計量儀表主要有孔板差壓式流量計、氣體超聲波流量計和氣體渦輪流量計。
  國內(nèi),無論是早期的管道還是新近建成的管道,貿(mào)易交接用的流量計絕大多數(shù)采用孔板差壓式流量計,以標(biāo)準(zhǔn)孔板作為節(jié)流元件,并配差壓變送器或就地流量記錄儀。國外,用于天然氣輸氣管道的流量儀表種類較多。主要有孔板差壓式流量計、腰輪流量計、氣渦輪流量計、氣體超聲波流量計等。國外輸氣管道的計量系統(tǒng)中,孔板差壓式流量計約占65%,35%為上述其他類型的流量計。其中高精確度的新型渦輪流量計和氣體超聲波流量計,屬于近年來應(yīng)用發(fā)展較快的氣體流量計。
  氣體渦輪流量計的應(yīng)用歷史較長,技術(shù)較為成熟。目前在國際天然氣計量領(lǐng)域應(yīng)用也比較普遍,其特點是準(zhǔn)確度高(0.5 級),穩(wěn)定性較好,量程比較寬,所需的直管段較短。由于渦輪流量計具有可動部件,因此,故障率較高,使用中、后期維護(hù)量可能較大(近年來生產(chǎn)渦輪流量計的廠家,在產(chǎn)品性能上均有很大程度的改進(jìn),產(chǎn)品壽命可長達(dá)10~15 a)。此外,氣體渦輪流量計對被測介質(zhì)的清潔度要求較高,投運(yùn)操作上也有要求,而且流量計前需要安裝過濾器。
  氣體超聲波流量計的特點是準(zhǔn)確度高(0.5級),能滿足天然氣貿(mào)易交接計量的要求;適用的流量范圍大;直管段較短,節(jié)省占地面積;由于氣體超聲波流量計無移動部件,無壓力損失、無磨損、無潛在泄漏,因此,維護(hù)量小,節(jié)省能源。高準(zhǔn)確度的氣體超聲波流量計為近年發(fā)展的新技術(shù)、新產(chǎn)品,其使用經(jīng)驗相對較少。西氣東輸管道工程流量檢測與計量的特點是高壓、大流量、流量變化范圍大。為了保證流量檢測與計量的準(zhǔn)確度,根據(jù)目前國內(nèi)外天然氣長輸管道流量計量的現(xiàn)狀,西氣工輸工程中貿(mào)易交接流量計的準(zhǔn)確度等級按0.5 級選型,計量系統(tǒng)準(zhǔn)確度等級按1.0 級考慮。
  站間管道流量檢測采用準(zhǔn)確度為1.0 級的外夾式氣體超聲波流量計;站內(nèi)自用氣(包括燃?xì)廨啓C(jī)的燃料氣)的流量計量采用氣體渦輪流量計或氣體腰輪流量計。從性能/價格比的角度出發(fā),同時考慮各分輸站及進(jìn)管道貿(mào)易交接計量精確度的一致性,本工程分輸站的流量計口徑DN≤200 mm 時采用氣體渦輪流量計,流量計口徑DN>200 mm 時采用氣體超聲波流量計。
  西氣東輸管道工程天然氣貿(mào)易交接與管道流量計量采用的氣體超聲波流量計,在國內(nèi)大口徑輸氣管道計量系統(tǒng)中尚無先例。目前我國計量主管部門批準(zhǔn)了超聲波流量計作為流量計量器具,國家標(biāo)準(zhǔn)《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》已審查通過,為使用氣體超聲波流量計提供了依據(jù)。為了保證流量檢測與計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,貿(mào)易交接計量系統(tǒng)中儀表及檢測參數(shù)的準(zhǔn)確度要求見表1。
表1 儀表及檢測參數(shù)準(zhǔn)確度
測量儀表參數(shù) 準(zhǔn)確度
流量計 ≤0.5 級
溫度 ≤±0.1℃
壓力 ≤0.075 級
壓縮因子(計算準(zhǔn)確度) ≤0.3 級
密度 ≤0.5 級
(2)貿(mào)易交接流量計配置
  貿(mào)易交接流量計口徑和類型的主要選型依據(jù)為流量范圍、準(zhǔn)確度等級、使用條件、價格、輸量遞增臺階等因素。同時,鑒于目前國內(nèi)對氣體流量計的標(biāo)定能力和本工程計量測試中心設(shè)計規(guī)模要求,西氣東輸管道工程貿(mào)易交接流量計的口徑選擇不大于DN 300 mm,采用露天安裝方式。各分輸站擔(dān)負(fù)著與用戶進(jìn)行天然氣貿(mào)易交接的重要職責(zé)。根據(jù)要求,其計量系統(tǒng)按1 用1 備(或多用1 備)的方式配置,以便在其中1 套流量計發(fā)生故障或進(jìn)行標(biāo)定時,不影響天然氣流量的正常計量。分輸站流量計量系統(tǒng)根據(jù)具體情況采用多聲道氣體超聲波流量計或氣體渦輪流量計。從節(jié)約投資的角度出發(fā),采用2 用1 備的流量計工作配置方式。工藝站場中凡沒有設(shè)置貿(mào)易計量的外輸管道,其貿(mào)易計量流量計均在其支線分輸站、直供用戶的門站進(jìn)行設(shè)置。
(3)流量計算機(jī)
  每臺流量計成套配置1 臺流量計算機(jī)。流量計算機(jī)是流量計算裝置,它接收流量檢測儀表的流量信號及其他檢測儀表的壓力、溫度、氣體組分等信號,并根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計算,將工況流量轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量或質(zhì)量流量。流量計算機(jī)具有流量的指示、累計、存儲等功能,并將有關(guān)信息通過數(shù)據(jù)通信接口傳送到SCS 并上傳至調(diào)度控制中心。
(4)站間流量檢測流量計
  為了便于輸氣干線天然氣動態(tài)泄漏檢測與泄漏點定位,在一些重要站場的站內(nèi)管道干線上安裝站間流量檢測流量計。為保證流量計既不影響清管器在管道內(nèi)的運(yùn)動,減少在管道上的開孔,又便于今后的維護(hù)、維修,西氣東輸工程選用外夾式氣體超聲波流量計用于站間流量檢測,準(zhǔn)確度為1.0 級,確保泄漏檢測的靈敏度與定位的準(zhǔn)確性。該流量計通過自帶的流量變送器將測量信號傳送到流量計算機(jī),再輔以壓力、溫度、氣體組分等信息進(jìn)行流量計算,計算結(jié)果將傳送到SCS 或RTU,并上傳至調(diào)度控制中心。
(5)站場自用氣調(diào)壓計量系統(tǒng)
  工藝站場自用氣調(diào)壓、計量系統(tǒng),為壓氣站壓縮機(jī)組的燃汽輪機(jī)、站場燃?xì)獍l(fā)電機(jī)與站場生活用燃?xì)獾忍峁庠?。站場自用氣調(diào)壓計量系統(tǒng)按橇裝設(shè)計,調(diào)壓、計量回路按1 用1 備設(shè)置,應(yīng)能適應(yīng)露天安裝和使用的要求。自用氣橇座上的流量、主要的壓力及溫度、主要閥門的工作狀態(tài)、故障報警等信號將傳送到SCS 及調(diào)度控制中心,其備用回路的切換將根據(jù)SCS 及調(diào)度控制中心的命令自動完成。自用氣橇裝系統(tǒng)中的調(diào)壓閥和安全截斷閥采用自力式,流量計量采用渦輪流量計,壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計原則與站場壓力控制系統(tǒng)相同。由于自用氣橇裝系統(tǒng)進(jìn)出口的壓差較大(4~9 MPa),為防止壓力控制系統(tǒng)下游的天然氣溫度過低,根據(jù)需要在壓力控制系統(tǒng)上游設(shè)電加熱裝置。
2 氣體分析檢測系統(tǒng)
  對管道天然氣的氣質(zhì)進(jìn)行檢測是非常重要的。特別是應(yīng)對H2S、游離水以及天然氣的組分等加以檢測,以保證管道的安全運(yùn)行及維護(hù)業(yè)主與用戶的利益。西氣東輸管道工程采用在線氣相色譜分析儀對天然氣的組分進(jìn)行分析,依據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計算出天然氣的熱值、密度等有關(guān)參數(shù),同時將這些信息傳送至SCS 并上傳至調(diào)度控制中心?!                                    ?
  西氣東輸管道工程采用在線水露點分析儀對天然氣中的含水量進(jìn)行分析,計算出操作壓力下的水露點值,信號傳送到SCS 并上傳至調(diào)度控制中心進(jìn)行顯示與報警。
  西氣東輸管道工程采用在線H2S 分析儀對天然氣中的H2S 含量進(jìn)行分析計算,并將其信號傳送到SCS 并上傳至調(diào)度控制中心進(jìn)行顯示與報警。
3 計量標(biāo)定中心
  西氣東輸管道工程的流量計標(biāo)定工作非常重要。根據(jù)《中華人民共和國計量法》第九條規(guī)定:部門和企業(yè)、事業(yè)單位使用的最高計量標(biāo)準(zhǔn)器具,以及用于貿(mào)易結(jié)算的工作計量器具,實行強(qiáng)制檢定。因此,西氣東輸工程用于貿(mào)易結(jié)算和內(nèi)部流量計量的流量儀表應(yīng)定期檢定,以保證其準(zhǔn)確度與正常使用。
  目前,我國具有天然氣實流離線標(biāo)定能力的有兩家:成都華陽天然氣流量分站和重慶計量測試所。其他測試所,包括大慶計量測試研究所的標(biāo)準(zhǔn)裝置,均屬于在線移動式標(biāo)準(zhǔn)裝置。成都分站可以對中低壓、小流量的氣體流量計進(jìn)行標(biāo)定,但尚不能滿足西氣東輸工程的需要。鑒于目前國內(nèi)天然氣流量計量檢定機(jī)構(gòu)(流量計量站),不具備對西氣東輸管道工程這種大口徑、高壓大流量的流量計的標(biāo)定能力,為此,擬在南京建設(shè)計量測試中心(以下簡稱計量中心),該計量中心還將建有對西氣東輸管道工程所用壓力、溫度、氣體組分、硫化氫、水露點等量進(jìn)行測試的實驗室。該計量中心的主要功能:一是標(biāo)定用于貿(mào)易結(jié)算和測量的流量儀表,并進(jìn)行壓力、溫度、組分等量的測試與標(biāo)定;二是為社會高壓、大口徑、大流量的流量儀表實流標(biāo)定服務(wù);三是開展天然氣計量測試技術(shù)的研究。該計量測試中心主要是為西氣東輸管道工程中的貿(mào)易交接和檢測流量儀表服務(wù)。由于擬建的測試中心標(biāo)定能力強(qiáng),其流量范圍、壓力等級等技術(shù)性能指標(biāo)都優(yōu)于目前國內(nèi)水平,達(dá)到了國際水平。這樣既可以滿足高壓、大流量天然氣流量計量儀表標(biāo)定的需要,也有利于開展天然氣流量計量測試技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作,提高國家在高壓、大流量天然氣流量計量測試技術(shù)上的水平,填補(bǔ)國家在大管徑、高壓、大流量的實氣標(biāo)定技術(shù)上的空白。

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