LNG接收站的计量撬系统

谢 深

（上海天然气管网有限公司，上海 201204）

1 概况

五号沟LNG 接收站设计的外输能力为0-310000 Nm3/h。相关外输系统的设备有6套浸没燃烧汽化器、6套BOG 蒸发气压缩机及总能力为0～310000 Nm3/h 的贸易用计量撬。

表1 外输设备

2 计量撬系统

2.1 计量撬的规格

LNG 站的计量撬共有6路计量管路，每一路的设计流量为0-70000 Nm3/H，5用1备最多可开启5路计量管路。同时每个计量管路会根据设定的流量自动开启，当计量管路的实际流量值超过设计的流量90%，程序会自动开启下路计量管路，在检修维护时操作员亦可根据现场情况手动开停现场计量管路。

每个计量管包括一台有一套超声波流量计、压力变送器和温度变送器的流量计算机。而在计量总管的前端配置了一套在线色谱用于实时采样分析（图1）。

2.2 超声波流量计

五号沟LNG 站的计量撬的6路流量计，每一路管径尺寸DN300，每路最大流量70000 Nm3/h（图2）。

2.2.1 元件类型

（1）天然气超声波流量计-双声道。

图1 计量撬概况图

（2）每个超声波流量计配一个热电偶套管（为测量温度）和1个取压接管。

（3）取压接管位于流量计表体的上游一侧。

（4）用作测量流量补偿信号热电偶套管安装在超声波流量计表体上（下游一侧）

2.2.2 流量计规格

（1）原理

多通道（总计4通道），穿越时间（高频声脉冲）测量方法。

（2）爆炸和外壳：—至少为Exd ⅡBT4；—至少IP65。

（3）精度：测定变量的+/-0.15%。

（4）可重复性：测定变量的+/-0.2%。

信号处理单元可以准确、稳定和可靠的转换流量到标准模拟信号（4～20 mA），高频脉冲或数字信号（RS-485）。

压力计和变送器具备测试/排水阀与工艺管道绝缘。阀门材料为316不锈钢。使用316不锈钢做的有双金属包头挤压成型端的仪表管材和配置。

计量系统具备在线校准功能。

图2 超声波流量计

2.3 上位机

2.3.1 主机

主机采用冗余配置、并配备一台报告打印机及一台报警打印机。HMI 计算机应有图形、报告生成、趋势等。还包括有日志、历史趋势、存储一个月的流量计算机和气相色谱仪数据。用于主机PLC 的电源、控制器、I/O 和通讯均应双重化配置。

2.3.2 主机的功能

（1）在基本的流量计算机中设立参数。

（2）读入和输出这些参数以及每个计量管计量值和合计值。

（3）对整个天然气计量站进行监控和报警，备份计量参数合计量信号。

（4）根据天然气流量控制气动阀开启和关闭。

（5）选择流量变送器执行最高精度的天然气流量计量。

（6）与DCS 数据通讯。

（7）天然气计量站气相色谱仪的监控。

2.4 流量计算机

流量计算机功能：从每条计量线上搜集数据；从气相色谱仪接收气体成分；计算瞬时量和能流率；按照规程或合同储存间断的或持续一段时间内所有的相关数据到注册单元。

（1）流量计算机连接相关变送器（一个压力变送器一个温度变送器）计算天然气流速和积累流动数量。

（2）流量计算机是一个基于微型处理器的智能计算单元，最小RAM 不应大于8 M。每个独立的流量计算机都具备数据存储功能的要求。

（3）数据自动整理成文件的耗时小于5min。流量计算机能存储过去30天内以下数据：日流量、温度、压力、事件日志及警报日志。

（4）流量计算机可以显示在线流量和标准状态下的累计流量（101.325 kPa，20℃）或能量流率。还可以显示日流量、前一天和前一小时的累计流量。同时，所有有关流量计量的数据如压力、温度、气体成分、密度、BTU、事件日志、报警日志和整个计量系统的现状应在流量计算机上显示。

（5）流量计算机应有自诊功能。诊断结果传送到上位机。图3为流量计算机外观图。

图3 流量计算机

2.5 气相色谱仪及现场取样

天然气计量站将包括一个有取样控制单元的在线气相色谱仪。它具有天然气分析、硫分析（以完整硫磺的形式）、H2S、BTU 计算，为计量计算程序分析天然气成分。

天然气取样应从计量站出口管线处通过取样针抽取。天然气取样系统包括一个取样针、两套有一个隔离阀、金属过滤器、首次减压阀、一个安全阀和一个压力计等的取样控制系统。

取样系统探针深度可能为管道直径的1/3或1/2。

为防止冷凝液体污染样气，取样管安装了加热系统。加热系统的温度必须超过冷凝露点10℃以上。

本站的在线色谱仪型号为Elster Encal 3000。

基本参数如下：

（1）重复性＜0.01%。

（2）不确定度＜0.1%。

（3）可最多同时分析5路。

（4）EX-D 防爆要求。

2.6 其他

计量撬的其他还包括：

（1）现场各类阀门。

（2）现场压力仪表。

（3）现场温度仪表。

（4）流量计前过滤器。

（5）系统控制柜（包括打印机及各类通讯设施）。

3 计量撬的维护

计量撬作为重要的贸易计量设备，其完好性和可靠性对企业的运营和生产有着重要的意义，为了保证设施完好可靠需要对设备进行计划性的维护和检修。本节以上海五号沟LNG接收站为例并予以介绍。

3.1 超声波流量计

站内的超声波流量计规定为每两年作一次外送校准工作，并且与流量计供货方签订维护协议每一季度进行一次厂家检查维护。

3.2 现场一次表和变送器

编制规定每半年对压力表进行一次检定工作，现场变送器每年校准一次。

3.3 气相色谱仪

每季度由生产厂家进行一次在线检查维护，每天两次色谱在线自动标定，每年作一次在线校准。

3.4 现场各类阀门

每三年对现场的控制阀门做一次全面性维护检修检修，完成检修后需进行在线耐压试验。而现场手动阀则根据现场检查情况评估后再作检修。

4 总结

本文以五号沟LNG 接收站为例介绍了一般LNG 接收站计量撬的构成和控制原则，另外根据现场运行维护经验制订了相应维护管理规定并予以实施，通过计划性的维护及计量校准工作，保证了设施的完好和可靠，系统自运行以来站内的外输产销差始终控制在0.4%以下，达到贸易结算需求。