天然氣管道分輸站場設計關鍵點探討

金萬康　劉驥

摘 要：天然氣管道工程是一條大口徑、長距離、高壓力的天然氣長輸管道，天然氣在分輸站場經過過濾分離、計量和調壓，向沿線的閥站供氣，解決沿線用氣需求。分輸站場的建設和平穩運行，對整條輸氣管線的建設是非常重要的環節，站場的運行狀況關系到整條管線的運營，站場的設計是其中最關鍵的環節之一。分輸站場的主要功能是分輸氣量，通過過濾分離、計量、調壓，然后供給用戶。天然氣管道工程的分輸站場的設計，主要從平面布置，流程優化、設備選型等方面著手。

關鍵詞：天然氣長輸管道;計量和調壓;分輸站場設計

天然氣長輸管道分輸站場的設計，依據現場地形的實際情況，合理布局，在滿足規范的情況下，盡量減少占地;流程設計將多種工藝流程相結合，適用各種工況;設備選型上根據實際工況選用設備，設備一般需備用一臺，以滿足檢修時站場能正常運行。通常，天然氣分輸站場通過調壓后進出站壓差比較大，容易出現凍脹現象，分輸的管徑需做好保溫措施。

1 平面布置

天然氣分輸站場屬于五級站場，平面布置必須嚴格執行 《石油天然氣工程設計防火規 范（GB50183）》 的相關規定。在滿足規范的前提下，平面布置主要從以下幾方面著手：站場內部分為兩大部分，即辦公區與生產區，這兩區域須分開布置，最小安全距離不得小于22.5 m，辦公區一般布置在站場的進出口，便于人員緊急情況下疏散，減少人員穿梭于生產區，帶來安全隱患。辦公區主要為站內的輔助生產廠房 （發電機房、水源井泵房、配電室等）、使用非防爆電氣的廠房及值班休息室;生產區主要為站內的工藝設備裝置區，它們二者之間有著嚴格的安全距離，屬于防爆區和非防爆區的安全距離。同時要依據線路的整體走向，生產區布置在方便天然氣管道進出站場的位置，盡量順直進出站管道在站內的走向，減少不必要的彎頭。

在生產區布置中，生產區內部分兩大部分，即進出站閥組區和過濾分離、計量調壓區。進出站閥組區一般布置在人員便于操作的地方，過濾分離器、計量調壓區布置在靠近分輸方向的區域。設備的布置依據流程順序及分輸走向，依次布置設備，設備之間不僅要滿足安裝的距離要求，同時要留有足夠的檢修空間，比如過濾分離器后側，至少要留出筒體長度的距離，以便在以后的檢修中抽出內部的濾芯。

在辦公區布置中，發電機房和配電室一般布置在辦公區的一側，不與其他辦公室相鄰，尤其與有水的房間不能毗鄰。在目前的分輸站場設計中，辦公室、通信室、陰極保護室等房間，都集中于一棟辦公樓中，這樣既美觀又節省占地。辦公區內的其他建 （構） 筑物，比如水源井泵房、一體化污水處理裝置等之間的安全距離，在滿足防火規范的前提下，也要滿足相關專業的特殊要求。

2 流程

分輸站場的主要流程有以下四種模式：正常流程：上游來氣→過濾分離→計量→調壓→輸往用戶。清管流程：上游來氣→發球筒→管道下游。越站流程，即天然氣來氣不進站，不輸往用戶，而是直接輸往下一分輸站。這種流程的實現有兩種情況：①分輸站出現狀況，停止運行，此時關斷進站的切斷閥，天然氣直接輸往下一分輸站;②接收用戶出現問題，不能接收天然氣，分輸站需要停止運行，此時，長輸管道中的天然氣直接進入下一分輸站。返輸流程：即天然氣的流向改變，原來的上游改為下游，逆向輸送介質。在返輸流程模式下，分輸站的功能不變。

3 設備選型

3.1 過濾分離器

天然氣在長輸管道運行過程中，會帶有一些雜質和水分，因此在分輸站進站后，首先要對天然氣進行過濾分離，去除雜質和水分。過濾分離設備有旋風分離器和過濾分離器。旋風分離器和過濾分離器的選用，要看介質的情況而定，介質中雜質比較多，氣質不是很干凈，就需要將旋風分離器和過濾分離器聯合使用：首先用旋風分離器去除直徑稍大的固體顆粒及少許水分，再用過濾分離器去除微小顆粒和水分、纖維及懸浮物。經過過濾分離處理的氣質，才能適用于后面流程中流量計對氣質的要求。介質中雜質比較少，比較干凈，可只選用過濾分離器去除雜質，這樣比較節省站場占地及工程費用。

3.2 計量

分輸站的計量是貿易計量，在計量精度上要滿足貿易交接的要求，量程范圍選擇要合適，充分考慮投產初期的小流量和今后滿負荷運行的大流量的需求。目前常用的天然氣計量主要有孔板流量計、渦輪流量計、超聲波流量計等。孔板流量計是一種差壓式計量設備，結構簡單，使用周期長，但量程范圍窄，在 30%～80%之間且壓損較大，不能很好地適應各種流量范圍;渦輪流量計量程范圍稍寬，在 10%～80%之間，壓損小，但當氣體流量較小時，渦輪流量計存在計量盲區;超聲波流量計是通過測超聲波信號在管內傳輸的時間來計算流體的流速，測量精度高，量程范圍寬，幾乎沒有壓損。

3.3 調壓

目前分輸站的調壓流程方案有五種：單臺調節閥;單臺調壓閥+監控調壓閥;單臺調壓閥+安全切斷閥;監控調壓閥+安全切斷閥;調節閥+監控調壓閥+安全切斷閥。單臺調節閥方案流程簡單，操作方便，但需要人員隨時調整，安全性差，氣量易波動。單臺調壓閥+監控調壓閥方案分級調節和監控，實現對下游壓力的監控，安全性較好，但需人員隨時調整，兩臺調壓器的壓力設定要合理。單臺調壓閥+安全切斷閥和監控調壓閥+安全切斷閥這兩種方案均采用了安全切斷閥設置，安全性較高，能確保下游不超壓，但切斷閥一旦動作，將切斷下游供氣，需要對切斷閥的設置進行調整和復位。調節閥+監控調壓閥+安全切斷閥方案，按照從上游至下游的順序串聯組成安全、監控式調壓系統。正常情況下，安全切斷閥和監控調壓閥處于全開位置，由調節閥對下游壓力進行控制。當供氣流量超過設定值時，調節閥切換到流量控制狀態;當調節閥出現故障不能工作時，監控調壓閥開始工作，若監控調壓閥也出現故障，安全切斷閥切斷氣源，以保證下游管道和設備的安全。

4 結論

天然氣在分輸站場經過過濾分離、計量和調壓，向沿線的閥站供氣，解決沿線用氣需求。分輸站場的建設和平穩運行，對整條輸氣管線的建設是非常重要的環節，站場的運行狀況關系到整條管線的運營，站場的設計是其中最關鍵的環節之一。分輸站場的主要功能是分輸氣量，通過過濾分離、計量、調壓，然后供給用戶。本文主要天然氣管道工程的分輸站場的設計中的平面布置，流程優化、設備選型等幾個關鍵點著手。

參考文獻：

[1] GB50183—2004，石油天然氣工程設計防火規范[S].北京：中國計劃出版社，2014.