天然气门站计量系统研究

郭东 （北京航天拓扑高科技有限责任公司 北京 100176）

天然气门站计量系统研究

郭东 （北京航天拓扑高科技有限责任公司 北京 100176）

天然气门站是长输管线终点配气站，也是城市接收站，具有净化、调压、存储等功能。随着近年来，我国社会经济的不断发展，人口数量急剧增加和人类生产生活需求越来越高，对城市天然气的使用量越来越大，使得各地方天然气公司对天然气计量的工作非常重视。天然气计量工作的优劣直接关系着城市门站天然气管理部门的经济利益和安全运行。为了提高天然气公司整体的管理水平，降低运行的成本，确保天然气为城市居民的生活更好的服务，必须制定一套科学合理的天然气门站计量系统。

城市门站；天然气门站；计量系统

计量系统是城市天然气门站的重要设施，目前我国各城市天然气行业对计量工作十分重视，并且投入了大量的资金，引入了许多先进的设备和仪表，提高了计算的准确性和可靠性。尤其是在天然气门站计量系统中，淘汰了大量的落后计量仪器，不断更新现代化自动控制计量系统，使城市输配系统运行调度更加安全可靠，确保了天然气门站计量系统的准确度。

一、天然气计量系统的设计原则

为了保证天然气计量系统的正常运行，在设计时应该遵循以下原则：

1.采用稳定可靠的流量计算仪器，其计量精度和计量形式必须与上游气源供应商相匹配，确保与上游结算校对的技术条件一致，避免因不统一对数据产生一定程度的影响[1]。

（1）在科学技术的推动下，采用先进的计算机系统，对数据的测量和交换、多种流量的计量实施站端监控，以便使其进行自动的转换。同时，建立历史计量的数据库，并对其进行深入地探索和分析。采用计算机系统的云计算功能，对计量数据进行云端上传，确保历史计量数据在长时间内不会丢失，并将其纳入城市输配运行的调度系统。

（2）在易燃易爆地区运行计量系统设备装置时，应该做好一定安全可靠的防爆措施。

（3）流量计量程应该和城市输配系统运行的状态相匹配，以确保参数和流量在变化范围内计量系统的综合精度<1%。

（4）天然气计量系统在设计时，要注意其系统功能：实时监测、数据准确、开放灵活、易于维护、安全可靠以及交互操作性强。

二、天然气门站计量系统工艺原理

1.工作原理

天然气门站的主要功能是计量、调压和储存等，采用流量变化切换自动计量系统，采用PLC气体流量计量模板一对四的对计量支路进行计量，并采用全参数补偿。城市天然气使用量一般都分为高峰期和低峰期，两个流量极值相差比较大。当流量与当前支路相比，小于支路下限，切换到大流量支路计量；或大于支路上限时，则切换到小流量支路计量，这样就可以保证计量数据和流量的精确度。如某天然气门站采用的是4路流量切换计量系统，4路为3路的备用支路，当流量大于1000M3/h时就开启，与3路同时计量；当流量小于8000M3/h时，关闭4路。另外，通过PLC通信网络，与信息进行交换操作，操作人员应该对输气过程进行密切的操作和监控，保证流量计量的准确性[2]。

2.技术参数

（1）介质参数

①介质工作温度为：30±2℃；

②介质工作压力为：0.35M Pa；

③压力损失为：1.017kPa；

④工作状态下介质动力粘度为：0.01065M Pa.s；

⑤流出系数：0.60321,0.60143,0.60056；

⑥膨胀系数：0.98448,0.98398,0.98325；

⑦等熵指数：1.28283；

⑧气体压缩系数：0.992916。

（2）各路计量范围

①一路：550—1500M3/h

②二路：1400—4200M3/h

③三路：4000—10000M3/h

④四路：4000—10000M3/h（注意：三路和四路的参数是相同的）

在天然气门站计量系统参数设置时，可以根据用户系统的工艺流程、实际的流量计量情况进行设定或者修改，这样才能确保工艺控制参数和流量计量参数的准确性，实现所有设置的参数都能下载到PLC中。

3.工艺流程

旋风分离器，是利用离心力分离气流中固体颗粒或液滴的设备，被广泛的应用于工业生产中。在天然气门站计量系统工作过程中，若旋风分离器前后差压超过100kPa，计算机系统将会发出警报声和警报光；如果差压超过150kPa，警报器会切换到另一路旋风分离器。在气流出站时，如果压力大于设定值，计算机控制系统将进行超压保护，关闭调压器三路管道。如果气流进站时压力低于设定值，计算机系统就会生出声光报警，随之打开另一路分离器；若压力大于设置值，就关闭打开的旋风分离器，由系统维护人员进行处理。计量系统在进行差压值切换时，高于3路所设定的差压值时，就打开4路计量；反之低于4路差压值，就关闭计量4路，这样的设计方式可以保证流量计量的精确度，延长阀门的工作使用寿命[3]。

4.温度、压力的显示

控制系统在门进出站时，通过压力、温度和旋风分离器的作用，描绘出压力、差压、计量通道压力、调压器后压力、历史曲线，对当前1min时间内变化的曲线和一天内变化的曲线打印出来，便于观察和分析研究。系统运行人员在记录表时，可以很据每个操作发生的时间、操作类型和操作对象等，随时在线的进行查询和调出。这样可以减少计量的误差，保证门站计量系统的精确度和稳定性，为相关部门提供真实可信的天然气流量计量数据，为我国贸易的核算提供了可靠的依据。

结束语

随着我国社会的进步和经济的发展，各地方对燃气行业的计量工作越来越重视。在城市天然气门站计量系统的设计中，应该按照用户的实际情况，采用先进的科学技术，设计出计量数据准确、开放灵活、易于维护、安全可靠以及交互操作性强的天然气门站计量系统，不断地优化门站计量系统的工作原理和流程，提高计量的稳定性和准确度，使我国的自控程度居于世界先进水平，促进我国贸易结算的可靠性。

[1]李国彬.天然气门站站控系统应用问题研究[J].科技致富向导,2011,02:169-173.

[2]田鹏飞.天然气门站数据采集、传输及应用系统[J].山西电子技术,2012,06:27-28.

[3]吴焕芬,程佳,李东升,吕几凡.基于网络平台的天然气能量计量方法研究[J].传感器与微系统,2011,09:21-24.

郭东（1976-），男，汉族，甘肃庆阳人。毕业于北京理工大学机械电子工程专业，工程师，现从事燃气SCADA系统设计与研究工作。