拆除mt法天然氣流量原級標準球罐上安全閥的可行性分析

常 凱

（西氣東輸管道公司南京計量測試中心，江蘇南京 210058)

拆除mt法天然氣流量原級標準球罐上安全閥的可行性分析

常 凱

（西氣東輸管道公司南京計量測試中心，江蘇南京 210058)

首先介紹了國家石油天然氣大流量計量站南京分站建設的mt法高壓天然氣流量原級標準裝置的構成、工作原理、技術指標和作用，介紹了特種設備安全技術規范對壓力容器上設置安全閥的要求；然后對原級標準操作過程中的危害因素和風險控制措施進行了全面詳細的分析和介紹；最后，結合實際操作過程中安全閥對原級標準計量性能的影響和國內外現有同類標準裝置沒有設置安全閥的事實，說明了拆除mt法天然氣流量原級標準球罐上安全閥的必要性和可行性。

天然氣流量計量；mt法原級標準；稱重球罐；安全閥

1 mt法高壓天然氣流量原級標準介紹

mt法原級標準裝置是南京分站天然氣流量量值傳遞體系的源頭，是國家天然氣流量計量基準，用于復現高壓天然氣的質量流量量值，對臨界流文丘里噴嘴進行校準。該標準裝置在壓力為（5.0～8.0）MPa，質量流量為（0.1～8.0）kg/s的范圍內，復現的質量流量的擴展不確定度為0.1%（k=2），校準臨界流文丘里噴嘴流出系數的擴展不確定度為0.15%（k=2）。原級標準工藝流程如圖1所示。

圖1 成都站原級球罐圖

原級標準作為國內天然氣流量計量基準，在量值溯源圖中處于至關重要的位置，廣州分站、武漢分站、烏魯木齊分站、塔里木檢定點、采育檢定點、武漢檢定點等檢定機構的標準裝置均溯源至南京分站原級標準裝置，直接或間接影響著國內80%的天然氣貿易交接準確性，影響力巨大。

2 特種設備安全技術規范要求

mt法原級標準裝置稱重球罐屬于固定式壓力容器，使用管理應符合TSG21-2016《固定式壓力容器安全技術監察規程》的要求。其中9.1.2條款明確了超壓泄放裝置的裝設要求，具體內容如下：

1）本規程使用范圍內的壓力容器，應當根據設計要求裝設超壓泄放裝置，壓力源來自容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上；

2）采用爆破片裝置與安全閥組織結構時，應當符合壓力容器產品標準的有關規定，凡串聯在組合結構中的爆破片在動作時不允許產生碎片；

3）易爆介質或毒性維護程度為極度、高度或者中度危害介質的壓力容器，應當在安全閥或爆破片的排出口裝設導管，將排放介質引至安全地點，并進行妥善處理，毒性介質不得直接排入大氣；

4）壓力容器設計壓力低于壓力源壓力時，在通向壓力容器進口的管道上應當裝設減壓閥，如因介質條件減壓閥無法保證可靠工作時，可用調節閥代替減壓閥，在減壓閥或調節閥的低壓側，應當裝設安全閥和壓力表；

5）使用單位應當保證壓力容器使用前已經按照設計要求裝設了超壓泄放裝置。

3 原級標準操作危害因素分析及安全措施

南京分站依據相關安全管理規定要求，對原級標準裝置日常操作、維護進行了詳細的危害因素分析，識別作業活動29項，危害因素65條。針對每條危害因素均依據生產現場實際情況制定的切實有效的風險防控措施，相關措施如下：

1）自建站以來，西氣東輸一線干線來氣壓力基本在5.3～7.6 MPa，受西二線投產影響，近些年來氣壓力、流量呈逐步降低趨勢，從運行情況來看不存在超壓問題。

2）原級計量撬上設置有一個先導式安全閥，距離球罐距離約5m，作用也是保護計量撬整體不會超壓；且原級標準裝置用途是校準臨界流文丘里噴嘴，噴嘴屬于節流件，工作時上下游間至少需要15%的壓降。因此，從工藝角度分析，噴嘴下游（即球罐入口處）不存在來氣壓力超壓問題。

3）原級廠房內設置有4個固定式可燃氣體檢測儀，信號接入計量中心火氣系統，用于檢測天然氣泄漏情況。一旦發生天然氣泄漏時，系統會發出警報，提醒值班人員進行處置，同時通過聯動功能自動啟動風機系統進行應急排風，降低廠房內部可燃氣體濃度，消除危險可能性。原級球罐處于相對密閉空間內，罐體四周配有4個自動滅火器，當球罐周邊出現火情時，滅火器檢測到火災溫度，會自動爆破，將滅火阻燃水劑噴灑到罐體及其周邊，可以快速撲滅火情，并使球罐溫度檢定，從而消除因火災造成球罐壓力升高的可能性。

4）原級標準裝置稱重球罐不做長期充氣的儲氣罐使用，僅在很短的測試時間內有天然氣充入，測試后管內天然氣立即放空。依據設計規范及工作原理，稱重球罐只有在工作時充壓，每次作業完成后會向球罐內加注適量氮氣，并關閉進口球閥，確保罐內不存在易燃易爆氣體。

5）嚴格執行原級標準操作規程。南京分站為確保原級操作規范，降低作業風險，組織人員編制了《原級標準操作維護規程》。依據作業風險及防控措施，詳細明確了具體操作步驟，明確拆裝作業必須使用氮氣置換，使用便攜式氣體檢測儀（XP3110、XP3180）進行現場檢測（注：甲烷檢測合格標準為0.5%，氧氣檢測合格標準為2%），確保天然氣不會和空氣直接接觸。作業時，操作人員嚴格依據規范操作，消除天然氣遇到火源發生著火、爆炸的可能性，自2012年原級標準投產以來未發生過事故。

6）原級標準使用時有專人監護。依據《南京計量測試中心流量計拆裝管理辦法》，原級標準操作時會指定一名人員作為現場監護人，由其對現場所有操作進行監督確認，并填寫相關記錄。作業時，即便發生特殊情況，也能及時發現，確保第一時間按應急處置流程進行處置。

7）原級標準周邊無可燃物。根據風險辨識結果，原級稱重球罐周邊必須杜絕可燃物。南京分站嚴禁將任何可燃物存放于原級操作小屋，擦拭砝碼用的酒精只允許在原級廠房內空曠的操作臺上進行，并且在使用后必須立即歸還至危險品庫。日常管理及檢查時，也將其作為重點必查內容。

4 安全閥對原級標準裝置的影響分析

1）安全閥泄漏直接影響原級計量標準準確度。原級標準裝置采用mt法復現天然氣流量，球罐本身作為稱重用裝置，其密封性能對計量精度的影響起決定作用，原則上來說應盡可能減少可能造成泄漏的不必要部件，球罐頂部安全閥是一個可能的泄漏點。目前發現的微漏問題對原級標準測試而言是致命的，是一個可能造成質量事故的危害因素。2016年安全閥送檢時，發現原級球罐安全閥存在泄漏。

2）每年安全閥拆卸送檢可能會對電子秤造成影響。原級球罐安全閥屬于壓力容器附件，根據規范每年需送檢一次。鑒于其安裝在球罐頂部，送檢時需搭建腳手架，以便于拆裝安全閥。搭建腳手架時搬運材料可能會磕碰陀螺儀及球罐本體、管道、秤臺等，對陀螺秤刀口傷害較大。此前曾出現過因磕碰造成刀口跑偏，直接影響陀螺秤精度，最終導致計量性能偏差。

3）安全閥放空管對原級標準性能有一定影響。安全閥泄放口通過管道穿越廠房頂部向室外排氣，排氣管與套管間間隙很小，不直接接觸。此前，開展原級標準測試，室外風力較大時，空氣會延排氣管與套管間隙流動，造成電子秤示數異常；近期檢查時還發現排氣管直接與套管發生輕微摩擦，影響原級標準計量性能。

5 國內外其他計量機構原級標準球罐安全閥設置情況

南京分站先后對國內外多家擁有原級計量標準的計量機構進行調研，其中國家石油天然氣大流量計量站成都分站、美國西南研究院（SwRI）（原級球罐見圖2）、沈陽606所、臺灣工業技術研究院量測技術中心（CMS）等機構等四家計量機構原級標準裝置采用mt法，其組成原理與南京分站原級標準基本相同，包括稱重球罐、電子秤、換向閥等。因原級球罐工作特殊性，必須確保零泄漏，并未配置安全閥。

圖2 美國西南研究院原級球罐

因此，國內外檢定機構的原級儲罐由于計量精密性要求，均未配置安全閥；TSG21-2016 9.1.2條款明確：當壓力源來自容器外部，并且得到可靠控制時，超壓泄放裝置可以不直接安裝在壓力容器上。所以，南京分站原級標準儲氣罐取消安全閥在國內外同行業是符合規范要求且有先例的。

6 結束語

綜上所述，根據對mt法原級標準計量性能要求、危害因素辨識和安全控制措施的分析結果，拆除原級標準稱重球罐安全閥是必要的，也是可行的。

Feasibility Analysis of Removal of Safety Valve on Primary Standard Spherical Tank with Natural Gas Flow

Chang Kai

This paper introduces the composition，working principle，technical index and function of the standard equipment of the high-pressure natural gas flow of the mt method for the construction of the Nanjing subway station，and introduces the safety of the special equipment safety.And then the risk factors and risk control measures in the standard operation are analyzed and introduced in detail.Finally，the influence of the safety valve on the measurement performance of the original standard and the existing Similar to the standard device does not set the fact that the safety valve，illustrates the removal of mt natural gas flow on the standard level ball valve on the necessity and feasibility.

natural gas flow measurement；mt method primary standard；weighing spherical tank；safety valve

TE863.1

B

1003–6490（2017）11–0213–02

2017–09–08

常凱（1982—），男，江蘇南京人，助理工程師，主要從事天然氣管道行業方面工作。