天然气长输管道分输站场的设计研究

时丽谧 高维友

摘 要：天然气长输管道分输站，是天然气运输系统中重要的处理节点，承担着对天然气进行气量计量、输送线路分离以及输送压力调试等重要功能，以此满足多元化的天然气输送需求。天然气易燃易爆的高危险气体，分输站建立时不仅要考虑其工艺需求也要确保其符合《石油天然气工程设计防火规范》文件内的各类相关内容，文章对天然气长输管道分输站的地址选择、工艺选择、设备选择以及压力控制方案选择的方法进行阐述分析。

关键词：天然气;长输管道;分输战场

天然气能源受气优秀的开采成本和环保价值决定，具有很高的推广价值。现阶段我国城市中天然气能源的应用也十分普及。天然气在输送中需要长距离大口径的输送网络，作为运输基础，为了提高传输范围和供应量，天然气在输送过程中，需要增加很高的输送压力，但在长距离的天然气输送中单端加压很难确保输送质量和输送安全。

为了提高运输质量，一般根据输送管线距离建立多个天然气分输站场，作为输送中的转运节点，对天然气进行二次调压以及计量、分离等工作，实现对天然气输送过程中的精确控制。

1 天然气分输站场管道平面布置分析

天然气具有易燃易爆的高危物理性质，天然气分输站建设首先要满足防火防爆的安全规定。《石油天然气工程设计防火规范GB50183》中详细规定了天然气等可燃气体各项输送标准，分输站在管线布置设计中应符合该文件中的各项要求。具体需要从如下几个方面进行。

第一，分输站应实现生产工艺区域与办公区域分离的设计标准，办公区域与生产工艺区间应存在足够的安全距离，并设置防火带。一般情况下办公区域应设置在分输站边缘位置，一般位于出入口附近，生产工艺区域位于站场内部。在发生安全事故后，对办公区域人员威胁系数最低，同时生产区域内人员可以通过办公区迅速距离，也降低了生产区域的人员密度降低安全事故的伤亡率。

第二，分输站中配电室、水源井控制室、电力系统中枢、办公区域、员工生活区域应安置在办公区域内。管线阀门控制室、设备区域等应安放在生产工艺区。办公区域与生产区域应分别建立防爆区制度和非防爆区域制度，并制定不同的管线布置方案，生产区域内天然气管线应尽量减少弯头的使用。

第三，生产区域应分为进出站阀组区域、过滤分离区域、计量调压三个区域。进出站阀组是分输站操作密度的最大的工艺，应安置在操作人员便于出入和操作的位置。过滤分离区与计量调压区为分输站主要的功能实现工艺，安装位置应充分参考运输方向，与之相关的设备则根据分输走向与流程顺序设置，以上的设备及工艺安装应满足安全条例中规定的安全距离与相关的防护措施，同时设计中要考虑后期的维护维修工作，为维护和维修操作流出足够的预留空间以及工艺支持，确保投入使用后可以正常进行维护维修工作。

第四，办公区各个区域设计时，应根据区域的具体功能进行相关性的分类布局，如食堂、寝室、浴室等员工生活相关区域应尽可能的实现集中，配电室与发电机房应位于办公区域一侧，与员工生活区域拉开距离，同时在设计中也应考虑美观的要求进行设计，如将办公室、阴极保护室集中在一个办公楼中。

2 天然气长输管道分输站设计流程分析

天然气长输管道分输站在可以采用多种方法进行设计，可以根据使用需要采用不同的设计方案以求达成不同功能重点的分输站点。虽然设计方法种类众多，但设计流程基本一致，一般分为正常流程、清管流程与返输流程是哪个阶段。正常流程在设计中应严格基于分输站各项工艺的运转顺序进行设计，按照上游来气、过滤分离、运输量计量、运输压力调试、分输的顺序进行。清管流程需要按照上游来气、发球筒、管道下游的历程进行;清管流程具有一定的特殊性，在分输站出运行出现错误是，就需要将切断阀切断，直接输送到下一站;如果接收方发生问题不能正常的接收，此时就需要将分输站关闭这时天然气即可进人下一站;返输流程即管道中天然气流向发生变化此时上游就会变成下游输送介质也会发生逆向的改变。

3 天然气长输管道分输站场设备选型分析

3.1 过滤分离器的选择

天然气一般运输距离场，地域跨度大，现有工艺不足以确保天然气运输过程中完全不受到周围环境的影响，在输送过程中天然气中会融入一部分水和杂质，对此类杂质的过滤和去除也是分输站重要的工作之一。分输站一般采用分离和过滤两种工艺进行杂质去除。具体的工艺流程一般根据天然气杂质含量进行选择。在杂质含量较高的时候，为了提高清除效果一般采用过滤分离器和旋风分离器协同作业的模型，提高杂质的清除力度。在杂质含量较低时，仅使用过滤分离器就可以有效过滤杂质，也降低了运行成本和设备场地。

3.2计量设备的选择

目前我国天然气长输管道分输站场计量多数采用贸易计量与工业计量双标准的加量方法。要求计量方式同时满足贸易计量标准和工艺量程范围。目前应用较多的计量设备有超声波流量计、涡轮流量计、孔板流量计等等。不同计量设备功能特性各部相同适用于不同的计量任务。其中，超声波流量计向流体发射超声波信号并检测返回信号波动，来判断流体的速度，该方法测量范围大精度也相对理想压力损失概率低，但其设备成本高对安装环境有很高得以奥球。孔板流量计结构简单，测量周期长，但量成小精度也较差。涡轮流量器性能位于上述两种办法之间，量程范围适中，精度也足以满足一般的测量需求，因此在无特殊要求的分输站计量设备选择中，涡轮流量器最为适合。

3.3 调压设备的选择

目前基于我国天然气长输的实际需求，分输站调压流程有单台调节阀、单台调压阀联合安全切断阀、单台调压阀联合监控调压阀、调节阀与监控调压阀联合安全切断阀、安全切断阀联合监控调压阀等六种。其中，单台调节阀功能最为简单，但操作流程也相对方便，对员工操作水平要求较低，但功能相对单一，控制效果也较差。调节阀与监控调压联合安全切断阀、安全切断阀联合监控调压阀的设备组合安全性较为理想但是如果在运行过程中切断阀出现问题下游断气就会被马上切断这时就需要对切断阀进行复位与调整。

工作调节阀是分输站基础的调压设备之一，工作调压阀直接接受控制器指令，对下游各个管道进行压力和流量控制。根据不同的使用需求工作调压阀有不同的阀体可以根据管道结构以及使用环境进行灵活的选择。

部分分输站场配备空气气源设备。在配备空气气源设备的分输站中，工作调节法执行结构选择较为灵活，可以根据需求和成本任意选择，但缺少空气气源的分输站中，建议选择电动执行结构来提升其自动控制性能，一般通过安装PID控制器的方式实现回路相应。但在实际的应用中，由于天然气长输管道输送距离场，存在明显的低于跨度，无法在设计时准确的判断用于接气站点的具体位子，容易产生分输站与接气站点距离过近导致互相影响的现象发生，因此在实际应用中还应根据下游接气站的实际位置，来进行工作调节阀设备的选择。

4 总结

综上所述在设计天然气长输管道分输站场时，必须要以现场情况为出发点遵循相关的规范标准根据地形情况选择科学合理的工艺流程在设备的选择上应该根据运行工况与检修需求进行选择。

参考文獻：

[1]雷鸿.天然气长输管道调压系统控制方案优化[J].油气储运，2014（12）：1343-1346.

[2]李绪勇.天然气长输管道压力调节系统配置探讨[J].仪器仪表用户，2014（1）：82-84.

[3]张鑫，王毓薇，白志鸿，等.纳米气凝胶与常用管道保温材料的性能对比[J].油气储运，2015，34（1）：77-80.