【正文】 天然氣長輸管線中間調(diào)壓計量站項目設計方案 設計目的和意義隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展、治理大氣環(huán)境的力度不斷增大和廣大市民生活質(zhì)量的不斷提高，天然氣這一清潔能源的需求量也逐年大幅增加。管道輸送是天然氣輸送的最主要運輸方式，由上游氣源開發(fā)、中間管道工程、下游市場開發(fā)三部分組成。而調(diào)壓計量站是中間管道工程的重要組成部分之一，其基本任務是調(diào)節(jié)輸氣管線的壓力、計量氣體流量以及脫除天然氣中含有的液滴和機械雜質(zhì)；另外，按照實際需要還具有分離、計量、調(diào)壓、添味和收發(fā)清管球（刷）等功能。調(diào)壓計量站可設于管道的起點，輸入和輸出支點上，調(diào)壓計量系統(tǒng)主要完成對下游用戶的流量計量、設定、調(diào)節(jié)供氣壓力、保證平穩(wěn)供氣?？梢杂行У貪M足氣量調(diào)配、保護相關工藝設備、抑制喘流等工藝要求，并能緩解峰谷差對分輸站的壓力。安全、準確、經(jīng)濟、可靠的調(diào)壓計量站是高質(zhì)量設計、建設和操作的結(jié)果。 目前國內(nèi)技術概況我國天然氣長輸管道工業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，調(diào)壓計量站已有一套成熟的工藝流程。如曾自強，張玉芳編著的《天然氣集輸工程》，書中詳細介紹了天然氣從井口到用戶的集輸流程，其中提到的中間調(diào)壓計量站工藝流程是當前調(diào)壓計量站的基本形式。此外，石油行業(yè)的相關規(guī)范標準也對調(diào)壓計量站的工藝設計作了明確規(guī)定，如GB502512003《輸氣管道工程設計規(guī)范》、《油田油氣集輸設計規(guī)范》、《石油天然氣工程總圖設計規(guī)范》、《石油天然氣工程防火設計規(guī)范》等。目前，國內(nèi)對調(diào)壓計量站的設計技術也相當成熟，并在西氣東輸?shù)裙艿拦こ痰玫搅藦V泛的運用。西氣東輸管道干線全長約3900 km；設計輸量為120108 m3/a； MPa；管徑為1016 mm。其檢測與計量的特點是高壓、大流量、流量變化范圍大。為了保證流量檢測與計量的準確度，根據(jù)目前國內(nèi)外天然氣長輸管道流量計量的現(xiàn)狀，，流量計量采用氣體超聲波流量計，在國內(nèi)大口徑輸氣管道計量系統(tǒng)中尚無先例。LLH調(diào)壓計量站的設計將在結(jié)合站場實際的基礎上，充分借鑒西氣東輸工程的成功經(jīng)驗。隨著科學技術的發(fā)展，管道工程的自動化、智能化程度越來越高，如近年來SCADA系統(tǒng)在管道生產(chǎn)管理中的運用。因此，調(diào)壓計量站的設計應該具有前沿性、前瞻性，以滿足將來站場可能的輸量變化和系統(tǒng)升級。 設計依據(jù) 原始資料LLH調(diào)壓計量站的工藝設計是某天然氣長輸管線中間站。該站主要功能是向用戶分輸天然氣，并進行計量調(diào)壓工作，保證安全供氣；于此同時，對進入干線的天然氣進行計量。主要設計參數(shù)如下：(1) 設計流量： (2) 設計壓力： (3) 設計溫度： (4) 氣質(zhì)分析： 所輸天然氣氣質(zhì)分析表組分甲烷乙烷丙烷正丁烷異丁烷正戊烷異戊烷己烷庚烷氮氣CO2體積% 編制原則(1) 嚴格執(zhí)行國家、行業(yè)的有關標準、規(guī)范；(2) 工程設計以及建設過程中應充分的考慮HSE因素，優(yōu)化設計和施工；(3) 工程建設以近期市場為主，結(jié)合遠期發(fā)展目標，統(tǒng)籌安排，合理分配；(4) 根據(jù)現(xiàn)有氣源管道的技術水平，結(jié)合新、老系統(tǒng)的協(xié)調(diào)調(diào)度，從發(fā)展的角度出發(fā)，積極采用成熟可靠、先進、實用的技術；(5) 站址選擇在遵循相關政策法規(guī)的前提下，盡量節(jié)約工程投資；(6) 建站方式的選擇均應滿足安全和工藝技術的要求，力爭節(jié)約投資； (7) 工程設計盡量采用國產(chǎn)材料和設備，節(jié)約工程費用。 遵循的標準規(guī)范(1) 《建筑設計防火規(guī)范》（GB500162006）（2006年版）(2) 《石油天然氣工程制圖標準》（SY/T 00032003）(3) 《輸氣管道工程設計規(guī)范》（GB502512003）(4) 《石油和天然氣工程設計防火規(guī)范》（GB501832004）(5) 《天然氣》（GB178201999）(6) 國家標準《輸送流體用無縫鋼管》（GB/T816399） (7) 《工業(yè)金屬管道設計規(guī)范》（GB503162000）(8) 《石油天然氣站內(nèi)工藝管線工程施工及驗收規(guī)范（SY04022000）(9) 《用標準孔板流量計測量天然氣流量》（SY/T61432004）(10) 《總圖制圖標準》（GB/T501032001）(11) 《油氣集輸設計規(guī)范》（GB503502005） 基本物理化學參數(shù)本設計中天然氣為干燥天然氣，主要組分為甲烷，其主要的物理化學性質(zhì)參數(shù)如下：(1) 標況密度：(2) 相對密度：(3) 臨界壓力(絕)： (4) 臨界溫度： (5) 粘度：s (6) 壓縮系數(shù)： (7) 絕熱指數(shù)： 設計內(nèi)容(1) 確定調(diào)壓計量站的工藝流程；(2) 計算工藝中所主要的設備、閥、管線并選型；(3) 畫出調(diào)壓計量站的工藝流程圖、平面布置圖；(4) 寫出設計說明書、計算書，并翻譯規(guī)定字數(shù)的外文資料。 可行性分析目前國內(nèi)對于調(diào)壓計量站的設計技術已經(jīng)相當成熟并且已經(jīng)有了許多很好的例子，根據(jù)自己現(xiàn)在所學知識參照各種參考文獻，并在設計時嚴格遵守國家標準，再加上已知數(shù)據(jù)和技術經(jīng)濟方面的考慮，此設計具有可行性。2 設計說明書 調(diào)壓計量站的總體規(guī)劃 調(diào)壓計量站站址的選擇 選址原則(1) 門站站址的選擇首先應該遵循安全的原則，應符合國家最新《建筑設計防火規(guī)范》和《原油和天然氣工程設計防火規(guī)范》的有關要求；(2) 滿足目前生產(chǎn)需要，并為今后發(fā)展留一定余地；(3) 符合輸氣管道走向并滿足城市規(guī)劃、國土和消防的要求；(4) 站場放空排污系統(tǒng)設計滿足環(huán)保排放要求；(5) 站址應盡量靠近城市市政設施服務系統(tǒng)如供電、給排水、通信等；(6) 盡量節(jié)省用地和少占良田；(7) 避開山洪、滑坡等不良工程地區(qū)。 站址安全距離要求根據(jù)本工程的實際情況，門站站址的選擇在防火間距上有以下規(guī)定：(1) 盡量避開規(guī)劃區(qū)；(2) 與公路的間距不小于20米；(3) 與國家I、II級架空通信線不小于40米；(4) 與相鄰廠礦企業(yè)的距離不小于50米；(5) 與100人以上的居民區(qū)、村鎮(zhèn)、公共福利設施不小于50米；(6) 與35kV及以上獨立變電所不小于50米；(7) 。 調(diào)壓計量站設計路線選擇本著調(diào)壓計量站應該簡單、方便的觀點，在建設設計中應首先考慮安全、準確、經(jīng)濟、和可靠。安全、準確、經(jīng)濟、和可靠的高壓計量調(diào)壓站是高質(zhì)量設計、建設和操作的結(jié)果。所以調(diào)壓計量站的設計保持其設計簡潔的同時，必須考慮所有的基本因素。同時必須認真考慮現(xiàn)在和將來使用的關鍵部件，包括管線、匯管、控制閥、閥門、超壓保護和計量。作為一個先進而簡便的解決方法，設計者也應考慮選擇設備儀器、過慮/分離器、氣味計、色譜儀和滴定儀、遙控裝置和脈動消除器。一般來說，為了獲得安全、可靠且可以準確計量的穩(wěn)定的壓力調(diào)節(jié)，設計者必須考慮許多直接影響設備選擇的設計參數(shù)。主要的參數(shù)有：①最大和最小流量；②最大允許操作壓力；③正常操作壓力；④流量分布；⑤控制形式等。其他需要考慮的主要因素有：投資費用、未來流量變化、現(xiàn)場位置、安全因素、建設可行性、操作和維護、政府法律法規(guī)、對環(huán)境的影響、公司的政策等[7]。將收集到的這些資料經(jīng)過簡單比較，納入LLH計量調(diào)壓站設計。由于受到信息量的限制，為了解決這個問題，設計中盡可能使工藝流程簡單明了，一般從選擇管線開始。 調(diào)壓計量站工藝流程所設計的調(diào)壓計量站的工藝流程圖如下所示 ： LLH調(diào)壓計量站工藝流程來自起點調(diào)壓計量站的天然氣，經(jīng)輸氣干線由進氣管進入?yún)R氣管，在匯氣管上分為三部分氣體。天然氣在經(jīng)過第一個匯氣管后進入分離器，脫除氣體中的游離水和固體雜質(zhì)。污物由排污管進入污水罐（池）。氣體再次經(jīng)過匯氣管后，在通過壓力調(diào)節(jié)器的調(diào)壓以及孔板流量計的計量后，一部分氣體經(jīng)過外輸管線輸送至輸氣干線，另外一部分天然氣則輸至主要用戶。當管線需要進行清管時可利用清管球(器)接收和發(fā)送裝置完成接收和發(fā)送清管球(器)的作業(yè)。當站上發(fā)生故障不能切換操作或需要動用明火進行擴建站場時，可將進氣管線和外輸管線上的閥門關閉，讓氣體暫時改由站外旁通管進入輸氣管線，進行越站輸氣。站內(nèi)設備及管組中的剩余氣體可由分離器的排污管和放空管排掉，然后進行搶修和擴建。 清管工藝流程輸送管道的輸送效率和使用壽命很大程度上取決于管道內(nèi)壁和內(nèi)部的清潔狀況。對氣質(zhì)和管道有害的物質(zhì)——凝析油、水（游離水和飽和水蒸汽）、硫分、機械雜質(zhì)等，進入輸氣管道后引起管道內(nèi)壁的腐蝕，增大管壁粗糙度，大量水和腐蝕產(chǎn)物的聚集，還要局部堵塞或縮小管道的流通截面，在施工過程中大氣環(huán)境也會使無涂層的管道生銹，并難免會有一些焊渣、泥土、石塊等有害物品遺落在管道內(nèi)。管線水試壓后，單純利用管線高差開口排水是很難排凈的。為解決以上問題，進行管道內(nèi)部和內(nèi)壁的清掃是十分必要的。因此清管工藝一向是管道施工和生產(chǎn)管理的重要工藝措施。進行清管作業(yè)的基本目的可概括為以下幾個方面：(1) 保護管道，是他免受輸送介質(zhì)中有害成分的腐蝕，延長使用壽命；(2) 改善管道內(nèi)部的光潔度，減少摩阻，提高管道的輸送效率；(3) 保證輸送介質(zhì)的純度；(4) 新的用途：定徑，測徑、測厚和檢漏，灌注和輸送試壓水等。 清管器收發(fā)裝置清管器收發(fā)裝置附設在調(diào)壓計量站等站場上，以便管理。凝析水量多，積水條件集中的管段，則應該考慮有無單獨建立收發(fā)裝置的必要，因為使大量積水長距離通過干燥的管段，不但會增加清管的費用而且會粘污干凈的管道引起腐蝕。清管器收發(fā)裝置包括收發(fā)筒、工藝管線、閥門以及裝卸工具和通過指示器等輔助裝備。收發(fā)筒以及快速開關盲板是收發(fā)裝置的主要構(gòu)成部分。筒徑應比公稱管徑大1~2級。發(fā)送筒的長度應能滿足發(fā)送最長清管裝置的需要，一般不應小于筒徑的3~4倍。接收筒應當更長一些，因為它還需要容納不許進入排污管的大塊清出物，和先后連續(xù)發(fā)入管道的兩個或更多的清管器，其長度一般不小于筒徑的4~6倍。排污管應該在接收筒底部，放空管應安在接收筒的頂部，兩管的接口都應焊裝擋條阻止大塊物體進入，以免堵塞。清管過程中如發(fā)生這種堵塞，就可能引起復雜的操作問題。 清管器的發(fā)送和接收清管前應先作好收發(fā)裝置的全部檢查工作。要求收發(fā)筒的快速開關盲板、閥門和清管器通過的全通孔閥開關靈活，工作可靠，嚴密性好，壓力表示值準確，通過指示無誤。使用的清管器探測儀器需事先仔細檢查。發(fā)射機電源必須達到額定的工作電壓；它的抗震性和密封性狀況如果出現(xiàn)問題，就不能使用。因為發(fā)射機的上述性能應當是高度可靠的，它必須保證能在清管器密封條件遭受嚴重損壞不能繼續(xù)運行的惡劣環(huán)境中正常工作。打開發(fā)送筒前，務必檢查發(fā)送筒和連接閥，使之處于完全關閉狀況，再打開放空閥，令壓力表指針回零。在保持放空閥全開的條件下，慢慢打開盲板，并注意盲板的受力情況。開動盲板時，它的正前方和轉(zhuǎn)動方向不要站人，以保證安全。打開盲板后，應盡快把清管器送入筒內(nèi)；清管球或清管器的第一節(jié)皮碗必須緊靠大小頭，形成密封條件。清管器就位后，應先關盲板，后關放空閥。接收清管器的程序是：在污物進站之前，關閉接收筒的放空閥和排污閥（盲板的關閉狀態(tài)應事先檢查）；打開接收筒連接閥，平衡接收閥前后壓力，全開接收閥；提前關閉線路主閥，以防污物竄入下流；及時關閉連通閥，打開放空閥排氣；待污物進站后迅速關閉放空閥，打開排污閥排污，直至清管器進入接收筒。清管器是否已全部通過接收閥，應依據(jù)接收筒上的通過指示器或探測儀器的顯示判斷。之后，打開連通閥，平衡主閥前后壓差，打開主閥，恢復干線輸氣。關閉接收閥、連通閥，打開排污閥或放空閥把筒內(nèi)放至大氣壓，最后打開盲板，取出清管器，清洗接收筒，關閉盲板。 清管的幾項參數(shù)為了掌握清管作業(yè)的情況，分析遇到的問題，經(jīng)常需要了解清管器的運行速度，清管壓力差，放空量和排污量等參數(shù)。密封良好，沒有泄流孔的清管器和清管球的平均運行速度可認為與氣流速度是一致的，其公式如下[13]： ()式中 —— 清管器的運行速度，米/小時；—— 發(fā)送站的輸入量，基米3/小時；—— 管道內(nèi)徑，米；，——基準狀態(tài)下的壓力和溫度(760毫米汞柱和293K)；——清管器前段管道的平均壓力、溫度和壓縮系數(shù)。清管壓力，即推動清管器和被清物體在管道中運動所需的壓力，可認為是清管器摩擦力，被推動的液柱高度和沿程摩阻的總和。液體流動的壓力損失（kgf/cm2）可近似按水管的壓力損失計算，即 ()式中 ——水力摩阻系數(shù)，－； ——清管器前的液柱長度，米；D——管道的直徑，米；——水的速度，即清管器的平均運行速度，m/s； ——水的重度，N/m3。 清管工藝的幾點原則清管應根據(jù)生產(chǎn)需要定期進行，必須作到管中析出的凝析水和進入管道的游離水不越過下一個清管站，并按照規(guī)定的管道輸送效率的最低指標確定清管的周期。原則上不能允許管道