地區公司間天然氣交接計量工程設計

白艷茹，李 寒

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地區公司間天然氣交接計量工程設計

白艷茹，李 寒

（中國石油集團工程設計有限責任公司華北分公司，河北 任丘 062552）

天然氣交接計量工程設計中首要解決的問題是接入點選擇、設備配置、運行管理等問題。通過增設計量設施以適應石油天然氣管道區域化管理模式，加強精細化管理，明確各方職責和確定考核指標，確保天然氣運銷工作平穩運行。

交接計量；天然氣管道；區域化管理；精細化管理

隨著天然氣事業的蓬勃發展，天然氣長輸管道經過十多年的飛快建設，基本形成了“橫跨東西、縱貫南北、覆蓋全國、連通海外”的全國性輸氣管網。天然氣管網連續穿越各省、市、地區，輸送到全國各地。為了適應天然氣輸氣管道區域管理模式下管輸天然氣的上下游交接計量，改變原來地區間交接氣量的粗放計算方式，采取精細計量方法，提升精細管理水平，在各個管理分界的站場設置交接計量設施，從而進一步明晰各方職責，強化考核力度，確保天然氣運銷工作的安全平穩進行。

對于新建工程，地區公司間的交接計量隨工程設計、建設同步進行。對于已有輸氣管道，地區公司間的計量交接工程多需要在正在運行中的管道、站場基礎上進行改造，新系統對原站場工藝系統的影響和停輸的可行性要進行詳盡的分析，將影響降到最低，確保向下游供氣安全。本文以某交接計量工程為例，分析在地區公司間交接計量工程設計中的幾個控制要點，從接入點的選擇、設備的適用性分析等方面進行分析論證。

1 天然氣交接計量工程接入點的選擇

根據區域管理界面，計量設施接入點的選擇必須保證上下游計量數據交接界面清晰，對站內系統影響最小，充分利用站內現有設施，從而控制工程投資。

交接計量設施設置分為在上游公司站場設置和在下游公司站場設置兩種情況。

（1）交接計量設施設置在上游公司站場時，接入點盡量選擇在出站總線上，通過計量設備直接讀取貿易交接氣量，避免多支路計量進行求和的形式，防止多支路誤差累計，造成計量精度降低。

（2）交接計量設施設置在下游公司站場時，接入點盡量選擇在進站總線上，同樣通過計量設備直接讀取貿易交接氣量，避免多支路誤差累計，降低計量精度。

（3）多條干線交匯的樞紐站場，交接計量設施設置位置要經過仔細研究站內工藝流程，進行實地踏勘，理清樞紐站場的聯通管道，避免氣量重復計量和漏計量情況。

2 超聲波流量計的適應性

交接計量工程所需計量的天然氣量為各輸氣干線的輸氣量，氣量大、壓力高，所以計量設備選擇時要在滿足計量精度的前提下還要能適應大流量、高壓力天然氣的計量。

2.1 超聲波流量計計量原理

貿易交接系統超聲流量計采用絕對時間差法氣體超聲流量計，絕對時間差法準確度高，抗干擾能力強，應用較廣泛。

圖1 超聲波流量計原理示意圖

絕對時間差超聲波流量計通過測量超聲波在逆流和順流情況下的傳輸時間，獲得各聲道天然氣的流速和聲速[1]。逆流和順流的傳輸時間表達式為：

1＝L/[c－v（X/L）] （1）

2＝L/[c＋v（X/L）] （2）

式中：1、2——分別為氣體順流和逆流時的傳播時間，s；

L——超聲波流量計聲道長度，m；

X——超聲波流量計兩探頭在氣體流向上的距離，m；

v——氣體在管體中的傳輸速度，m/s；

c——聲波在管體中的傳輸速度，m/s。

2.2 超聲波流量計對氣質的適應性

管輸天然氣對超聲波流量計計量影響因素主要是天然氣中水份、粉末等臟污介質。在天然氣流動過程中，這些臟污介質會附著在流量計上、下游管道和超聲波探頭表面，使流量計的有效內徑減小， 導致氣體流量的測量值較實際值偏高，影響天然氣的計量準確度[2]。超聲波流量計是利用超聲波在液體中傳播時所載流體流速的信息來實現流量的測量, 具有非接觸、高靈敏度的特點，超聲波流量計對氣質的適應性較強，正常運行時氣質內細小雜質對超聲波流量計基本無影響，在方案制定前要了解氣質資料，一般運行多年的天然氣管道內較大的雜質顆粒幾乎都被清除掉，以下是收集的某站過濾分離設備排污情況：

2011年6月7日至6月9日的通球記錄：三天內，從管道清管收球結束時排污量很少，6 月7 日收球后排污量為0.178 m3；6月8日收球后排污量為少量粉塵和油脂；6 月9 日收球后排污量為黑色粉末狀固體0.5 kg。

經了解多條輸氣干線運行多年后，氣體過濾分離設備的排污率幾乎為0，不存在大塊的、硬質地的污物。根據氣質分析，上游來氣氣質適用于超聲波流量計測量工況條件，粉末狀固體對超聲波流量計的影響微乎其微。

2.3 超聲波流量計對氣量的適應性

作為大流量天然氣計量首選的超聲波流量計目前最大口徑為DN400。計量系統通常有幾路并聯的流量測量管路組成，每條流量測量管路由上下游截斷閥、流量計、上游及下游直管段、流量調整器（整流器）、流量計算機及其他溫度、壓力計量儀表組成。下面以某設計壓力為10.0 MPa的交接計量工程為例，說明計量管路系統配置。

超聲波流量計天然氣通過流速按20 m/s計算，計算后根據圓整后的口徑進行復核，一般設計流速在20~22 m/s范圍內即可。根據交接氣量，某交接計量工程流量計核算見表1。

根據表1，輸氣干線1采用5路DN400超聲波流量計（4用1備）設置，最大流量工況時超聲波流量計處流速22.0 m/s，輸氣干線2采用6路DN400超聲波流量計， 5用1備設置。當最大流量工況時超聲波流量計處流速約20.2 m/s。當在小流量工況時，通過調整超聲波流量計運行數量保證單路流速不會過低或過高。

表1 計量管路單路最大流量工況核算表

3 錐形過濾器在大口徑管道的應用

改造工程施工過程中會出現一些不確定因素，管道的吹掃不到位，可能有焊渣等雜質被遺留在管道內。過濾掉焊渣等施工中遺留的雜質是保證計量設備安全運行的關鍵。錐形過濾器具有結構簡單、安裝、拆卸方便等優點，可以在管道上安裝，至于管道內部，不占用空間。某交接計量工程中，設計借鑒壓縮機進口管道前設置的錐形過濾器，將錐形過濾器引進大口徑管道，設置在計量設備前，投產初期可用于過濾管道內的雜質。

3.1 結構特點

交接計量工程管徑較大，運行壓力較高，錐形過濾器不僅要保證過濾要求，還有適應大口徑和高壓力的工況，設計錐型過濾器時首先要考慮設備強度和在氣流沖擊下的穩定性。通過設置加強筋、加強圈保證錐形過濾器的強度，在錐部設置支撐管和支撐片減小其在氣流沖擊下的晃動，避免設備的疲勞損壞。 將錐型改為管狀，便于支撐片安裝以增強迎氣方向的強度。

3.2 設計要點

（1）工藝流程設計時要注意錐形過濾器多為啟動初期臨時使用，氣流方向沿著錐形從大到小的方向流動，雜質和污物便于清理。

（2）工藝設計時錐形過濾器考慮檢修可以設置旁通管。

（3）設置差壓表，便于檢測過濾器是否堵塞。

（4）錐形過濾器需要安裝在管路里，前后設置檢修拆裝用法蘭，錐形過濾器入口法蘭緊固件選擇時要考慮法蘭、墊片、錐形過濾器支撐環的厚度，選擇合適的螺栓長度。

圖2 錐形過濾器安裝示意圖

4 結 論

通過多項區域公司間天然氣交接計量工程實踐，氣體超聲流量計和錐形過濾器完全適應大氣量干線的天然氣貿易計量。根據工程特點，合理控制計量接入點、優化設置計量回路數量、錐形過濾設備的應用，使地區公司間天然氣交接計量工程在滿足計量要求的同時合理控制了工程投資，進一步體現采取精細計量方法，提升天然氣精細化管理水平。

［1］蔣輝，林媛媛，曹斯亮. 天然氣超聲波計量系統性能的影響因素［J］.油氣儲運，2012（1）.

［2］溫懷海. 超聲波流量計在大管徑天然氣計量中的應用［J］. 石油規劃設計, 2003（1）.

Design of Natural Gas Metering Engineering for Natural Gas Transfer Between Companies

,

（China Petroleum Engineering Co., Ltd. North China Branch, Hebei Renqiu 062552,China)

The primary problem in the design of gas transfer measurement engineering is access point selection, equipment configuration, operation and management. It's pointed out that more metering facilities should be installed to adapt to the oil and gas pipeline regionalization management pattern, the fine management should be strengthened, responsibility and assessment indicators should be clearly determined, in order to ensure that the gas distribution work can run smoothly.

transfer measurement;natural gas pipeline; regionalization management; fine management

TE 624

A

1004-0935（2017）03-0253-03

2016-12-29

白艷茹（1972-），女，工程師，河北省安新縣人，2004年畢業于華北電力大學，研究方向：燃氣熱工工程設計技術工作。