佛山市天然氣高壓管網(wǎng)統(tǒng)一接收所有進(jìn)入佛山市域范圍內(nèi)的管道天然氣,向佛山市各區(qū)城市燃?xì)鈽I(yè)主及大型燃?xì)庥脩翡N售天然氣。項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模為25×108m3/a,規(guī)劃建設(shè)城市門(mén)站4座、LNG氣化站2座,CNG母站1座、計(jì)量調(diào)壓站15座、高壓管道近200 km,現(xiàn)已建成計(jì)量調(diào)壓站7座。
高一中壓計(jì)量調(diào)壓站是接收高壓管網(wǎng)來(lái)氣,經(jīng)過(guò)濾、計(jì)量、流量調(diào)節(jié)、調(diào)壓后向下游中壓管網(wǎng)安全、穩(wěn)定供應(yīng)天然氣的關(guān)鍵設(shè)施。本文針對(duì)佛山市待建計(jì)量調(diào)壓站工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行有益的探討,以期實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)備規(guī)格統(tǒng)一,功能模塊合理分組成橇。這對(duì)于工程物資集中采購(gòu)、節(jié)約工程建設(shè)成本、降低現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)、安全運(yùn)行、方便管理具有現(xiàn)實(shí)意義。
1 各計(jì)量調(diào)壓站供氣流量現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)
1.1已建各計(jì)量調(diào)壓站供氣流量現(xiàn)狀
已建計(jì)量調(diào)壓站的2009年供氣流量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表l,其中北涪站小時(shí)流量為O,原因是下游中壓燃?xì)夤芫W(wǎng)尚未接通。
表1 已建計(jì)量調(diào)壓站2009年供氣流量統(tǒng)計(jì)
站名
小時(shí)流量/(m3•h-1)
最小值
****值
南莊站 6 767.4 13 161.9
新城站 111.2 7 249.4
北溜站 0.0 0.O
桂城站 628.4 4 656.8
羅村站 1 236.1 3 900.6
獅山站 364.8 6 540.1
官窯站 1 312.9 2 631.8
從表l可以看出:2009年,除去下游中壓管網(wǎng)尚未接通供氣的北溜站,新城站小時(shí)流量最小值最小,為111.2 m3/h;南莊站小時(shí)流量****值****,為13 161.9 m3/h。
1.2 已建各計(jì)量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測(cè)
已建各計(jì)量調(diào)壓站的2010年和2020年供氣流量預(yù)測(cè)見(jiàn)表2 h-1。
表2 已建計(jì)量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測(cè)
站名 2010年小時(shí)流量
/(m3•h-1) 2020年小時(shí)流量
/(m3•h-1)
最小值 ****值 最小值 ****值
南莊站 22 300 47 200 30 800 76 700
新城站 3 800 7 400 6 500 21 680
北涪站 2 500 6 000 2 700 8 770
桂城站 11 600 29 400 16 290 50 530
羅村站 2 200 4 900 3 460 8 240
獅山站 17 600 35 400 21 900 52 700
官窯站 5 400 9 390 6 270 19 600
從表2可以看出:2010年,羅村站小時(shí)流量最小為2 200 m3/h,南莊站小時(shí)流量****為47 200m3/h。2020年,北涪站小時(shí)流量最小為2 700 me/h,南莊站小時(shí)流量****為76 700m3/h。
1.3待建各計(jì)量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測(cè)
待建計(jì)量調(diào)壓站的2010年和2020年供氣流量預(yù)測(cè)見(jiàn)表3。
表3待建計(jì)量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測(cè)
站名 2010年小時(shí)流量
/(m3•h-1) 2020年小時(shí)流量
/(m3•h-1)
最小值 ****值 最小值 ****值
均安站 1 100 2 900 2 100 5 800
大良站 5 600 19 100 7 800 39 300
明城站 6 900 11 400 9 700 17 600
西樵站 15 900 27 120 25 400 31 700
西江站 7 900 16 300 5 000 19 000
蘆苞站 750 1 200 4 300 5 500
西南站 3 370 8 300 3 920 13 700
大塘站 2 600 2 700 6 000 8 600
從表3可以看出:2010年,蘆苞站小時(shí)流量最小為750 m3/h,西樵站小時(shí)流量****為27 120 m3/h。2020年,均安站小時(shí)流量最小為2 100 m3/h,大良站小時(shí)流量****為39 300 m3/h。
2 待建計(jì)量調(diào)壓站工藝參數(shù)初步確定
2.1 壓力
進(jìn)計(jì)量調(diào)壓站天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為4.4MPa,運(yùn)行壓力為1.6~4.O MPa。出計(jì)量調(diào)壓站天然氣管道設(shè)計(jì)壓力為0.4 MPa,運(yùn)行壓力為0.2~0.4 MPa。
2.2溫度
進(jìn)計(jì)量調(diào)壓站天然氣溫度為18~20℃,出計(jì)量調(diào)壓站溫度為0℃以上。
2.3供氣流量確定原則
①供氣流量以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(O℃、101 325 Pa)計(jì)算。
②結(jié)合佛山市天然氣高壓管網(wǎng)工程初步設(shè)計(jì)文件中各類用戶煤、重油、柴油、液化石油氣等多種能源利用現(xiàn)狀調(diào)查數(shù)據(jù),充分考慮天然氣替代其他能源的可能性來(lái)預(yù)測(cè)天然氣利用市場(chǎng)發(fā)展前景,初步確定各計(jì)量調(diào)壓站供氣規(guī)模,主要考慮2020年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),兼顧2010年預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。
2.4流量計(jì)量參數(shù)的分析與初步確定
①因南莊、新城、北涪、羅村等站已經(jīng)建成,且為非標(biāo)準(zhǔn)工藝流程,故其實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)可供標(biāo)準(zhǔn)工藝流程設(shè)計(jì)時(shí)參考。經(jīng)實(shí)際運(yùn)行,新城、獅山、桂城站在壓力為1.6~4.0 MPa、流量小于1 000 m3/h時(shí),計(jì)量準(zhǔn)確度不能保證,其余站都能準(zhǔn)確計(jì)量。
②根據(jù)2010年和2020年待建計(jì)量調(diào)壓站供氣流量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),期望的狀況是:流量在750~39 300 m3/h范圍時(shí),選定的流量計(jì)應(yīng)能夠準(zhǔn)確可靠計(jì)量。
3 待建計(jì)量調(diào)壓站主要設(shè)備的確定
3.1 主要設(shè)備的確定原則
計(jì)量調(diào)壓站主要功能之一是對(duì)通過(guò)的天然氣流量進(jìn)行實(shí)時(shí)準(zhǔn)確計(jì)量。因此,探討待建計(jì)量調(diào)壓站工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)化,關(guān)鍵就是根據(jù)預(yù)測(cè)的小時(shí)流量范圍來(lái)確定流量計(jì)的性能、規(guī)格,再根據(jù)流量計(jì)的性能規(guī)格確定與之配套的調(diào)壓器、過(guò)濾器、專用球閥等設(shè)備。
3.2超聲波流量計(jì)規(guī)格的確定
①因超聲波流量計(jì)計(jì)量精度高,相對(duì)誤差為±1%,且能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,故用于貿(mào)易計(jì)量的流量計(jì)常優(yōu)先選擇超聲波流量計(jì)舊。
②鑒于佛山市天然氣高壓管網(wǎng)工程已建計(jì)量調(diào)壓站的流量計(jì)均采用國(guó)外某廠超聲波流量計(jì),兩年的運(yùn)行狀況基本良好,故認(rèn)為以該流量計(jì)為例進(jìn)行流量計(jì)性能計(jì)算具有一定的代表性。
③該流量計(jì)推薦工況流速為0.9—30 m/s,可保證測(cè)量精度且長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。最小流速可達(dá)0.3 m/s,此時(shí)能計(jì)量,但不能保證精度。
④超聲波流量計(jì)性能參數(shù)計(jì)算
進(jìn)站天然氣管道運(yùn)行壓力為1.6—4.0 MPa,天然氣溫度為18~20℃。由于18℃和20℃二者相差只有2℃,對(duì)流量計(jì)的流量計(jì)算影響不大,因此選定在18℃下,1.6 MPa和4.0 MPa兩種條件,來(lái)計(jì)算超聲波流量計(jì)性能參數(shù),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。計(jì)算依據(jù)為該超聲波流量計(jì)廠家提供的選型計(jì)算公式。
表4 國(guó)外某廠超聲波流量計(jì)參數(shù)s-1
超聲波流量計(jì)公稱直徑/mm 工況流速
/(m•s-1) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)小時(shí)流量/(m3•h-1)
1.6 MPa工況 4.0 MPa工況
100 0.9 463 1 141
100 30.0 15 400 38 026
150 0.9 1 050 2 596
150 30.0 34 960 86 526
由表4可知,相同的壓力工況下,對(duì)于該品牌的超聲波流量計(jì),DN 150 mm規(guī)格比DN 100 mm規(guī)格有更大的小時(shí)流量準(zhǔn)確計(jì)量范圍。
⑤超聲波流量計(jì)的選定
當(dāng)工作狀態(tài)為18℃、1.6 MPa時(shí),折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在1 050~34 960 m3/h范圍內(nèi),DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計(jì)可以準(zhǔn)確計(jì)量;折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在463—15 400 m3/h范圍內(nèi),DN 100 mm規(guī)格的超聲波流量計(jì)可準(zhǔn)確計(jì)量。
當(dāng)工作狀態(tài)為18℃、4.0 MPa時(shí),折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在2 596~86 526 m3/h范圍內(nèi),DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計(jì)可準(zhǔn)確計(jì)量;折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在1 141—38 026 m3/h范圍內(nèi),DN 100 mm規(guī)格的超聲波流量計(jì)可準(zhǔn)確計(jì)量。
由此可知,工作狀態(tài)為18℃、1.6—4.O MPa時(shí),折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在2 596~34 960 m3/h范圍內(nèi),DN 150 mm規(guī)格的超聲波流量計(jì)可準(zhǔn)確計(jì)量;折算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的單路小時(shí)流量在1 141—15 400 m。/h范圍內(nèi),DN 100 mm規(guī)格的。
4.2分組成橇
過(guò)濾器、流量計(jì)、調(diào)城壓器按1開(kāi)1備考慮,保證需超聲波流量計(jì)可準(zhǔn)確計(jì)量。
預(yù)測(cè)的待建各計(jì)量調(diào)壓站最小小時(shí)流量,蘆苞站為750 m3/h,均安站為l 100 m3/h,****小時(shí)流量只有大良站為39 300 m3/h,其余各計(jì)量調(diào)壓站的小時(shí)流量均在2 596~34 960 m3/h范圍內(nèi)?紤]到流量計(jì)準(zhǔn)確計(jì)量的范圍,且預(yù)留一定的市場(chǎng)發(fā)展彈性,故選定超聲波流量計(jì)規(guī)格為DN 150 mm。除蘆苞站和均安站最小小時(shí)流量、大良站****小時(shí)流量不能準(zhǔn)確測(cè)量外,其余站****和最小小時(shí)流量都在準(zhǔn)確計(jì)量范圍內(nèi)。對(duì)于不能準(zhǔn)確計(jì)量的小流量和超
大流量的計(jì)量問(wèn)題,留待以后再作進(jìn)一步探討。
3.3其他主要設(shè)備的選定
①為適應(yīng)各計(jì)量調(diào)壓站供氣能力要求,經(jīng)咨詢專業(yè)廠家,規(guī)格為DN 80 mm和DN 100 mm的高一中壓調(diào)壓器都能滿足要求,但價(jià)格接近,故調(diào)壓器統(tǒng)一選擇規(guī)格為DN 100 mm產(chǎn)品。為安全起見(jiàn),調(diào)壓器本身帶超壓切斷閥。
②為與流量計(jì)性能匹配,要求過(guò)濾器的過(guò)濾精度為20 Ixm。選定過(guò)濾器接口規(guī)格為DN 200
mm。
③為適應(yīng)遠(yuǎn)期流量控制需要,預(yù)留流量調(diào)節(jié)閥位置,現(xiàn)用直管段代替。
3.4連接管道規(guī)格的確定
根據(jù)工藝流程、供氣能力及選定的設(shè)備性能、規(guī)格,確定連接管道規(guī)格為:過(guò)濾器前為DN 200 mm,
過(guò)濾器后、調(diào)壓器前為DN 150 mm,調(diào)壓器后為DN
300 mm。
4 計(jì)量調(diào)壓站功能模塊的確定
4.1 計(jì)量調(diào)壓站工藝流程
計(jì)量調(diào)壓站工藝流程是:接收高壓管網(wǎng)來(lái)氣,經(jīng)過(guò)濾、計(jì)量、流量調(diào)節(jié)、調(diào)壓后向下游中壓管網(wǎng)供應(yīng)天然氣。
帶切斷閥的調(diào)壓器
一路故障,另一路自動(dòng)識(shí)別啟用。計(jì)量調(diào)壓站工
過(guò)濾器、流量計(jì)、調(diào)壓器按1開(kāi)1備考慮,保證 藝流程標(biāo)準(zhǔn)功能模塊由計(jì)量橇(橇1)和調(diào)壓橇(橇2)組成。計(jì)量橇具有過(guò)濾和計(jì)量功能,調(diào)壓橇具有流量調(diào)節(jié)和調(diào)壓功能。計(jì)量橇和調(diào)壓橇單獨(dú)成橇,利于組裝和運(yùn)輸,也方便供氣設(shè)施的管理與運(yùn)營(yíng)維護(hù),從而保證計(jì)量調(diào)壓站實(shí)現(xiàn)安全、平穩(wěn)供氣。
5結(jié)語(yǔ)
工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化模塊確定后,可對(duì)關(guān)鍵設(shè)備如流量計(jì)、過(guò)濾器、調(diào)壓器、專用球閥集中采購(gòu),計(jì)量橇和調(diào)壓橇可分別按標(biāo)準(zhǔn)化要求由成橇廠家完成,司縮短現(xiàn)場(chǎng)施工的時(shí)間、降低安全風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)約建設(shè)成本、降低安裝質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。