淺談城市燃氣調壓計量站的設計

王 瓏，杜龍飛

（山西太原市煤氣公司，山西 太原 030024）

城市燃氣是現代化城市必不可少的清潔燃料，對保護環境、減少污染、方便生活、繁榮經濟等方面起著非常重要的作用。城市燃氣調壓計量站是燃氣輸配系統工程的核心組成部分。隨著大型工業及公共福利用戶的不斷涌現，與之配套的調壓計量站將面臨新的問題，為了滿足不同用戶的用氣量和用氣壓力等方面的要求，應根據調壓、計量設備的工作原理和性能并結合用氣點附近燃氣管網的水力工況進行優化設計。

1 調壓器選型

1.1 常用調壓器

在燃氣輸配系統中一般有過濾、調壓、放散、切斷以及流量、壓力、溫度測控等裝置。調壓器是整個系統的核心。它能自動調節燃氣出口壓力,使其穩定在某一壓力范圍。按作用方式不同可分為直接作用式和間接作用式(帶指揮器)。調壓器是降壓設備,使進入閥體的高壓氣流不停地在閥內轉向、摩擦并經閥口節流摩擦造成能量的消耗。另一方面可使部分壓能轉變成動能。

直接作用式調壓器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口壓力變化移動調節閥門進行調節。主要是小型調壓器，這類調壓器通過流量小，主要適于居民用戶和食堂餐飲等用氣量不大的公共福利，它可以將用戶和中壓或高壓管道連接起來，所以又稱為用戶調壓器，直接作用式調壓器很多，如NORVAL調壓器、SM型低壓調壓器、意大利塔塔里尼MBN調壓器，還有目前太原市煤氣公司現有300余座調壓站中80%左右采用RTZ-NL型調壓器和RTZ-21/SN（A）型調壓器。直接作用式調壓器體積小、重量輕，結構簡單、維修方便，一般只用于中低壓調壓，當口徑或通過流量較大時，出口壓力所流量的變化脈動大，穩壓效果差。所以為了克服直接作用式調壓器的缺點，對口徑或通過流量較大的調壓器都采用間接作用式。

間接作用式調壓器中，燃氣出口壓力的變化使指揮器動作，接通能源使調節閥門動作。常見的間接作用式調壓器有雷諾式調壓器、自力式調壓器、T型調壓器、活塞式調壓器和曲流式調壓器。

雷諾式調壓器調節壓力較低，在中低壓兩級系統管網中常用，區域調壓器一般采用雷諾式調壓器。

自力式調壓器結構緊湊、占地面積小、操作維護方便，多用于門站，但FK自力式調壓器常有出口壓力不夠穩定的缺點。

T型調壓器適用廣泛，對介質要求不太嚴格，可作為各壓力等級的調壓站。

活塞式調壓器性能穩定、關閉壓力可靠、結構緊湊、便于檢修，適用于區域調壓站和專用調壓站。

曲流式調壓器結構緊湊、性能穩定、調節范圍廣、靈敏度高，關閉嚴密、運行噪聲小及維修周期長，常用來控制大流量管線的壓力與流量，適用于門站、分配站調壓、區域調壓及用戶調壓使用。

1.2 選擇調壓器的額定流量

調壓器不宜在全開啟狀態下工作，以閥芯的位移不超過最大行程的90%為宜，此時調壓器的額定流量Q0與計算流量QP的關系為：

Q0=（1.15～1.2）QP

調壓器的計算流量一般按其承擔管網計算流量Qj的1.2倍確定：

Qp=1.2Qj

所以調壓器的額定流量Q0與調壓器承擔的管網計算流量Qj的關系為：

Q0=（1.38～1.44）Qj

管網的計算流量是調壓器額定流量的69%～72%。

2 計量儀選型

在調壓計量站設計中，計量工程設計作為買賣用氣雙方的一桿計量公平秤，必須做到科學、公正、公平、公開。必須嚴格遵守計量法規，嚴格按照國標和國際標準中有關計量設計的要求進行設計，嚴格執行并遵守買賣用氣雙方在簽定用氣合約中的某些約定，嚴格執行行業管理、行業法規上的相關條款、規定，并向業主提交經過科學論證、科學計算所采用的計量方式與計量儀表設備有關的技術參數、計算數據，避免人為因素影響所產生的投資浪費與計量精度誤差，并為企業計量管理部門綜合考證核實每個用氣點的計量數據，提出科學詳實的計量數據，降低各分計量表與總計量表之間因不同計量工況、選用不同計量表具所產生的系統精度誤差，為管理部門在搞好計量降差工作奠定基礎，設計出使貿易雙方都滿意的合格計量秤。

2.1 計量設計中應注重的幾點關鍵問題

計量儀表是貿易雙方結算的法定依據，因此在計量工程設計中必須注重以下幾點：

（1）用氣雙方的供氣條件、不同時期供氣、用氣氣量，燃氣介質的組分、密度、熱值，上游供氣方的計量設備與條件。

（2）本項目中燃氣工藝流程，最大供氣壓力、最小供氣壓力，正常運行時的壓力范圍。

（3）本項目中設計的最大流量、最小流量、正常運行時的流量，并以上述壓力、流量計算出流量計所需的合理管徑、流量計設備口徑，前后直管段的長度和精度要求。

（4）對不同用戶還需要了解用戶用氣設備的同時工作系數，不同季節下的設備用氣負荷，單臺用氣設備時和正常設備檢修時所需的用氣負荷工況。

（5）要全面分析考慮對進口、國產的流量計算機、流量積算儀在處理流量、密度、溫度、壓力、粘度、色譜信號的功能作用，及智能輸出與通訊接口問題。

（6）在國標、國家計量院技術標準規范中未列入以及目前暫時未有具體技術規定的國外已成熟的先進計量儀表設備的選用，應暫時參照執行國外最嚴格的標準規范。

所以，在設計工作中把握好上述幾個重點問題，將對企業在查找計量降差原因上、搞好計量管理上起到技術指導作用。

2.2 常見計量儀表的選擇

目前，太原市燃氣行業范圍內在民用計量表和小型公共福利用戶（Q≤150 m3/h）選用上普遍采用皮膜式計量表，在工業用氣計量儀表的選用則種類繁多。下面筆者以在工程設計中所得到的體會，對工業用氣計量儀表的不同應用與產生影響進行淺述。

2.2.1 孔板流量計

孔板流量計的應用在國內外已有相當長的歷史，現代生產的在線式高級孔板閥流量計可在不停氣的情況下更換孔板片、調定現場智能差壓變送器量程以滿足不同壓力、流量需要，配以寬量程專用流量積算儀進行溫度、壓力、密度補償修正積算，可適用于大流量計量的城市門站、中高壓儲罐站、大型工業及公共福利用戶，不足之處為前后直管段較長、壓力損失較大，經常受到場地的限制。

2.2.2 容積式流量計

容積式流量計以羅茨流量計為代表，目前太原市使用最為廣泛的計量儀就是羅茨流量計。以其計量精度高、量程比寬、無前后直管段要求，應用歷史悠久，配以高科技的智能表頭、或電子校正儀，具有溫度、壓力、補償修正積算功能，適用于中低壓調壓站、工業福利用戶計量使用，可計量大流量和小流量，不足之處為大口徑流量計體積較大、設備較重、對氣質過濾要求嚴格，目前高壓段計量設備不全。

2.2.3 速度式流量計

速度式流量計種類繁多，它們中主要的代表有國內外渦輪式流量計、旋進旋渦智能流量計、超聲波流量計。由于速度式流量計大部分用于超大流量的燃氣計量，且價格較貴，所以目前多用于天然氣門站和超大型工業用戶（如太鋼不銹鋼生產線）。

2.3 計量設計的數據通訊對結算與降差的影響

完善的計量工程設計不但要正確選用不同范圍的計量儀表，還必需要建立有在線的計量數據采集通訊，在一些大型場站設計中計量數據采集通訊都能做到在線傳遞，貿易雙方隨時監測、校正核實用氣計量數據差額，做到出現問題即時修正，可是在一些大型工業福利用戶的計量設備上，目前還沒有做到在線數據采集通訊監測，計量管理部門有時在計量核實收費上，只能依賴于現場的計量儀表機械讀數，當表具計量出現故障時、或計量數據有問題時就不能科學地解決，對于計量用戶還將會出現下限流量不計量白用氣的現象產生，再加上一些不應該出現的人為因素，這都是計量偏差產生的重要原因。所以，在今后的計量工程設計中與計量管理上必須要選用帶有智能輸出通訊接口的計量儀表設備，目前羅茨智能表頭、旋進旋渦智能流量計都具有標準數據通訊傳輸功能和遠程電話撥號通訊功能，這樣管理部門只需有一臺計算機、一個調制解調器和一套專用通訊流量軟件，即可完成上述繁瑣的人工核查工作，這將是解決企業計量降差最簡單最有效的辦法之一。

3 調壓計量站的優化設計

總之，對于調壓計量站設計應從技術、經濟和維護管理3方面加以綜合考慮。技術方面首先要滿足調壓計量設備能否滿足實際工作條件（如用氣設備的壓力和流量要求）和場地條件。對于計量儀壓力損失過大的設備（如孔板流量計），宜將計量儀設置在中壓部分。對于大流量的用戶，還應選擇間接作用式調壓器。目前，城市用地非常緊張，所以在進行調壓計量站設計時還需選擇結構緊湊、維護管理方便的調壓計量設備。經濟方面除了充分考慮調壓、計量設備的實際價格外，還應考慮調壓計量站其他附屬設備（閥門）的數量，安裝的復雜程度等，進行技術經濟比較后，必須考慮維護管理的難易程度。既要避免盲目追求先進，造成資源浪費，無法維修；又要避免調壓計量設備無法滿足用戶壓力、流量的要求，造成經濟糾紛。結合用氣點附近城市燃氣管網管徑、壓力、水力工況以及用戶和供氣方的具體要求，經綜合分析后，盡可能優化設計，做出最佳設計方案。

[1]嚴銘卿，廉樂明等著，天然氣輸配工程，北京，中國建筑工業出版社，2005。

[2]中國建筑工業出版社，現行建筑設計規范大全(2)，北京，中國建筑工業出版社，1993。

[3]中華人民共和國建設部，城鎮燃氣設計規范（GB 50028-93）（2002年版），北京，中國計劃出版社，2003。