【正文】 Pa） 出口壓力 （ MPa） 壓比 進(jìn)口溫度 （℃） 出口溫度 （℃） 計(jì)算功率 （ MW） 耗氣量 固原 設(shè)計(jì)規(guī)范 《輸油輸氣管道施工驗(yàn)收規(guī)范》 《 輸氣管道工程設(shè)計(jì)規(guī)范 》 《 石油天然氣設(shè)計(jì)防火規(guī)范 》 《 石油地面工程設(shè)計(jì)手冊 》 《 輸送流體用無縫鋼管 》 《 油氣設(shè)計(jì)規(guī)范 》 工藝流程設(shè)計(jì) 工藝流程概述 站場各區(qū)塊的布置 為使壓氣站的設(shè)計(jì)既要滿足生產(chǎn)的 需 要 、 有利于操作和控制 ,又要 工藝流程簡潔 、美觀 ,所以 應(yīng)對 對壓氣站采用分區(qū)設(shè) 計(jì) ,即將壓氣站分為干線進(jìn)出站 （ 含清 管系統(tǒng) ） 區(qū) 過濾分離 區(qū) 、 壓 縮機(jī) 區(qū) 、 壓縮空 氣區(qū) 、 排污區(qū) 、 放空區(qū) 、 輔助區(qū)和綜合值班室 。 壓氣站的安全保護(hù) （ 1） 變轉(zhuǎn)速輸出壓縮機(jī)組 ： 所選壓縮機(jī)組為燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動或變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動 , 可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制輸出壓力 , 機(jī)組自帶壓力報(bào)警和超壓緊急 停車系統(tǒng) , 每臺壓縮機(jī)組排氣端設(shè)有緊急放空閥 ,ESD 停車時自動打開 。 （ 4） 西氣東輸管道工程設(shè)計(jì)的壓力安全保護(hù)系統(tǒng)由壓縮機(jī)組超壓保護(hù) 、 站控系統(tǒng)超壓保護(hù)和安全泄放保護(hù)組成 ， 各系統(tǒng)保護(hù)相互獨(dú)立 ， 互不干擾 。 對于壓縮機(jī)出口溫度超 過 60℃ 的站設(shè)置工藝空 冷 器 , 以保證天然氣出站溫度不大于 60℃ , 同時兼有循環(huán)空冷器的功能 。 (4) 電源系統(tǒng)壓氣站正常運(yùn)行需要有可靠的電源保 障 ,要求備用電源投入 快 、 性能穩(wěn) 定 、 可 靠 性 高 。 （ 2） 工程設(shè)計(jì)以及建設(shè)過程中應(yīng)充分的考慮 QHSE 因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工。 (6) 工程設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量采用國產(chǎn)材料和設(shè)備，以節(jié)約工程費(fèi)用。采用的鋼管和鋼材，應(yīng)具有良好的強(qiáng)度和焊接性能。與 生產(chǎn)過程有效壓力降數(shù)值相比較，管線內(nèi)的壓力降相 對來說是比較小的 。 閥門選型 閥門的類型有： 球閥，止回閥，清管閥，截止閥，調(diào)節(jié)閥，旋塞閥等。為確保安全， 并且 方便操作管理和自控水平與全線 SCADA 系統(tǒng)一 致，站場進(jìn)站閥門采用電動緊急截?cái)嗲蜷y。為提高分離器、清管接收裝置、匯氣管等設(shè)備上的排、放空閥的密封性及使用壽命，擬采用噪聲小，耐沖刷的排污閥和節(jié)流截止放空閥。 自力式調(diào)節(jié)閥是由主調(diào)節(jié)閥、指揮閥和阻尼嘴等組成，用 1814 ??? mm 導(dǎo)壓管連接成工作控制系統(tǒng)。聯(lián)入孔板可作恒差壓調(diào)節(jié)，保持流過孔板前后的差壓為恒定值。當(dāng)調(diào)節(jié)閥后壓力降低至給定壓力以下時，指揮器接受壓力信號后立即增大輸出量，使主閥工 作膜腔內(nèi)的操作壓力增加，閥芯自動增大，直到壓力升高至給定值為止。閥門能在 開啟關(guān)閉全壓差條件下穩(wěn)定操作，操作扭矩小、耐氣流沖刷、耐磨損、 泄漏量為零。根據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。壓縮機(jī)的種類很多。熱力型壓縮機(jī)是通過噴射的高速氣體 在擴(kuò)壓器中與增壓氣體混合，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能的。 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 往復(fù)式壓縮機(jī)由曲柄連桿機(jī)構(gòu)將驅(qū)動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)榛钊\(yùn)動往復(fù)運(yùn)動，從而使氣體在氣缸內(nèi)完成壓縮，排氣過程。往復(fù)壓縮機(jī)可以有單級和多級壓縮 。 本站設(shè)計(jì)壓力為 10 M Pa，運(yùn)行壓力為 ～ M Pa。天然氣管道所經(jīng)地區(qū)為我國水電資源極為豐富的地區(qū)，具備電機(jī)驅(qū)動所需要的可靠的雙回路外電源，經(jīng)比選，中國境內(nèi)段各壓氣站初步推薦全部采用電驅(qū)方案。匯管壁厚按管壁計(jì)算方法 確定 。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)有匯管的截面積應(yīng)為管道進(jìn)口面積或者出口面積總和的 倍。本次設(shè)計(jì)的匯氣管采用底部排污，匯氣管頂部設(shè)注水口，并在匯氣管中部設(shè)清污口。 最大值： ?? ， 610100Re ??D 。 最小值：制造商規(guī)定的最大壓力下的渦輪流過能力的最小值。 缺點(diǎn)： 使用歷史不長，因此對非理想環(huán)境下的運(yùn)行狀況認(rèn)識有限、足夠尺寸的校準(zhǔn)設(shè)施少、 污染物容易積聚在超聲波脈沖發(fā)射器上。 缺 點(diǎn)： 需要公認(rèn)的校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)提供密閉輸送校準(zhǔn)服務(wù)、不適用與低密度流體（更適用于液體，不適用于氣體）、氣體測量會出現(xiàn)高壓降、 必須安裝牢固并固定。它由節(jié)流裝置和差壓計(jì)或者由節(jié)流裝置與差壓變送器連同二次表共同組成。利用調(diào)節(jié)儀表也可以對流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 分離器選型 旋風(fēng)式多管 分離 器 多管適用于氣量大、壓力較高、含塵粒度分布甚廣的干天然氣除塵，除塵效率高西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 而穩(wěn)定、操作彈性大、噪音小、承壓外殼磨損小。 站場控制保障系統(tǒng) 概述 該系統(tǒng)由站控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端 RTU/PLC，通信設(shè)施及相應(yīng)的外部設(shè)備組成。 （ 3） 向 DCC 傳送實(shí)時數(shù)據(jù)，同時也接受 DCC 的控制和設(shè)定指令。 （ 7） 通過站控計(jì)算機(jī)遙控電動截?cái)嗲蜷y。 在緊急情況 下 (如固原壓氣站 工藝 設(shè)計(jì) 15 站 內(nèi) 失火 、 地震 等 ) 發(fā) 出 ESD 指 令 關(guān) 閉 壓 氣 站 進(jìn) 、 出站 ESD 閥門 ， 同時打開旁通閥門 ， 并 且 放空 站內(nèi)的天然氣 。 運(yùn)行機(jī)組與備用機(jī)組聯(lián) 鎖，實(shí)現(xiàn)機(jī)組間自動切換 。%）的智能變送器和高級孔板閥式節(jié)流裝置，能適應(yīng)不停氣狀態(tài)定期檢查、清洗和更換孔板，滿足計(jì)量要求。 站場出站天然氣應(yīng)計(jì)量；站內(nèi)的生產(chǎn)用氣和生活用氣應(yīng)分別計(jì)量。 （ 2） 因智能變送器精度高、量程范圍廣、調(diào)整方便、性能價格比合理，在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，故推薦選用智能型電容式壓力及差壓變送器。 通信控制 根據(jù)工藝需求，該站建成后將納入全線 SCADA 系統(tǒng)由輸氣處調(diào)度控制中心（ DCC）統(tǒng)一管理。 為避免雷擊對設(shè)備及操作人員造成危害， VSAT 衛(wèi)星天線的引入線均加裝避雷器。涂膜總厚度不小于 m?200 。該站內(nèi)有 KVA30 桿上變電站一座作為主供電源，一臺 30KW 的柴油發(fā)電機(jī)作為備用電源；低壓配電間內(nèi)設(shè)有兩臺 GGD1 配電柜，照明動力各一臺，均留有備用回路。本工程各站站場給水主要為生活和生產(chǎn) 用水，其中生產(chǎn)用水包括少量不定期設(shè)備清洗水及場地沖洗水。生活污水進(jìn)入化糞池經(jīng)消化處理后排出站外；場地沖洗水及設(shè)備清洗水僅含泥沙不需處理，直接匯入站內(nèi)雨水溝內(nèi)排出站外；氣田飽和水及檢修污水排入污水池中，定期運(yùn)往污水回注站統(tǒng)一處理。 空M ， 空? ， 空? 分別是空氣的分子質(zhì)量，重度和密度 ， 一般 空M 取 29 ??? 空天 = 天然氣的壓縮系數(shù) Z 天然氣的的壓縮系數(shù)計(jì)算采用《天然氣管道輸送》中美國加利福尼亞 天然氣 協(xié)會（ CNGA）公式 8 7 10105 , . 0 7 211TPZ Δ???? （ ） 式中 P－氣體壓力 (絕 )， MPa； T－氣體溫度， K Δ－氣體相對密度。cP 39。39。rP ， 39。該系統(tǒng)使用 3 臺即可滿足用戶的用氣要求。 濾芯個數(shù)和分離器臺數(shù) 過濾式分離器是使含塵氣體通過過濾材料達(dá)到分離氣體中粉塵的一種高效除塵設(shè)備 ： 由主體和儲液罐組成，其中主體由過濾段和分離段組成；過濾段中有由玻璃纖維（直徑 10μm）制成的長筒型過濾元件。 。所以，本站需要安裝 2 臺 34 根濾芯的過濾分離器，通過調(diào)節(jié)濾芯的開閉控制流量； 2 臺用日常天然氣過濾，一臺作為備用過濾器：以便 其它分離器拆卸清洗。當(dāng)分離器清洗或發(fā)生故障時可相互切換，以確保向用戶安全平穩(wěn)供氣。 西 南石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 分離器的尺寸設(shè)計(jì) 過濾式分離 器一般只要求限制最大過濾流速。39。cT 39。 天然氣在操作條件下的粘度 依據(jù)《天然氣集輸工程》圖 14（ 第 19 頁 ） 查得天然氣在大氣壓力下和 20℃ 條件下的粘度 0? 為 ? s。 固原壓氣站 工藝 設(shè)計(jì) 19 3 計(jì)算書 設(shè)計(jì)中所選設(shè)備及管線材質(zhì)（特殊件除外）均采用 20 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，屈服強(qiáng)度245s MPa? ? 。 利用站內(nèi)排水設(shè)施，少量不定期場地沖洗水沿場地邊溝排放。儀表及自控系統(tǒng)采用了不間斷電源 UPS 供電，其斷電保持時間按 30 分鐘考慮。 水電供應(yīng) 供電 該工程電氣部分的設(shè)計(jì)范圍為本站的動力和照明配電及防雷、防靜電接地的設(shè)計(jì)。 站內(nèi)露空管道﹑設(shè)備采用醇酸瓷漆防腐；考慮到若站內(nèi)閥門已經(jīng)涂漆 ，致使站內(nèi)露空設(shè)備﹑管道不宜采用噴砂除銹工藝，本設(shè)計(jì)推薦鋼鐵的表面預(yù)處理采用先電動鋼絲刷除銹至 ST3 級，再用帶銹磷化液處理的工藝。同時安裝公網(wǎng)電話 一 部并配調(diào)制解調(diào)器，作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路的備用傳輸通道。 （ 4） 用于天然氣計(jì)量，進(jìn)行溫度補(bǔ)償運(yùn)算的溫度檢測元件選用測量精度高的 A級 Pt100 鉑電阻，采用三線制直接接入 PLC。 站控儀表 為適應(yīng) SCADA 系統(tǒng)對現(xiàn)場儀表的要求，現(xiàn)場儀表的選型首先在性能上必須穩(wěn)定可靠，在技術(shù)上先進(jìn)而又經(jīng)濟(jì)合理的高品質(zhì)產(chǎn)品，使用和操作簡單，維護(hù)方便，并具有適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》 （ SY/T614320xx） ，應(yīng)用計(jì)算機(jī)對天然氣進(jìn)行全參數(shù)的補(bǔ)償運(yùn)算來計(jì)量天然氣的商品量，提高商品計(jì)量的精度。 站控天然氣計(jì)量 根據(jù)計(jì)量法，對計(jì)量器具進(jìn)行定期檢驗(yàn)、標(biāo)定。 機(jī)組的掃線 、 加載 、 降載 、 閥門開關(guān) 、 放空等動作納入機(jī)組控制系統(tǒng)， 可自動完成 。 壓氣站自動化控制 壓氣站的自動化控制分為站控制室和調(diào)度中心控制兩種方式 ，通常 情況下由調(diào)控中心通過站控制室對站內(nèi)設(shè)備進(jìn)行控 制 。 （ 5） 打印報(bào)警、事件信息。 主要功能 站控計(jì)算機(jī)為站控系統(tǒng)提供靈活、 良好的人機(jī)界面和操作手段，站控計(jì)算機(jī)必須具如下 功能： （ 1） 對站控所屬的工藝裝置參數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中顯示、記錄、報(bào)警。導(dǎo)向葉片使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并使粉塵分離出來，被分離的粉塵經(jīng)排灰口進(jìn)入總灰斗。 天然氣的計(jì)量采用標(biāo)準(zhǔn)的孔板流量計(jì)量， 需 符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》 SY/T614320xx 的規(guī)定。節(jié)流裝置是差壓測量時的一次元件， 人們利用它在管道內(nèi)使流體產(chǎn)生壓差。綜合考慮經(jīng)濟(jì)因數(shù)和國內(nèi)現(xiàn)狀， 采 用孔板流量計(jì)也較好 。 最小值：在最大壓力下的最小規(guī)定能力。 缺點(diǎn)： 受氣流中固體或液體的危害、需要上游濾網(wǎng)、對摩擦力負(fù)荷敏感，可能造成測量誤差、必須定期對渦輪流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)、接觸超過量程的流量會造成危害，以致局部或完全失去計(jì)量能力、 需要流量控制（控制閥，聲速噴管或聲空） 、 大多數(shù)設(shè)計(jì)都需要止回閥。 優(yōu)點(diǎn)： 準(zhǔn)確度高、 結(jié)構(gòu) 堅(jiān)固、維護(hù)簡單，容易、 裝置經(jīng)驗(yàn)證，廣泛應(yīng)用 缺點(diǎn)：單板的流量范圍較低（ 3： 1） 、孔板需要更高公差加工，且容易損壞（規(guī)范要求更換孔板）、壓降高于其它流體計(jì)量裝置、 大流量結(jié)構(gòu)增加了計(jì)量的不準(zhǔn)確性。密閉輸送計(jì)量裝置主要有：孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)式流量計(jì)、膜式流量計(jì)和科里奧利力流量計(jì)。 C—— 腐蝕系數(shù)； C =（ 輕微腐蝕 ）。當(dāng)入口是連接在匯管的一端而不是側(cè)面時，應(yīng)充分考慮降低干擾和噪聲。 匯管選型 匯管設(shè)計(jì)需要 考慮以下因素：最大流量、現(xiàn)場位置、流量未來的發(fā)展、可建設(shè)性、固原壓氣站 工藝 設(shè)計(jì) 11 操作和維護(hù)、政府法規(guī)、環(huán)境影響、減少震動、減少噪聲等。 原動機(jī)選型 原動機(jī)按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不同分為第一類原動機(jī)和第二類原動機(jī)。往復(fù)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是排出壓力穩(wěn)定，能適用于廣泛的壓力范圍和較寬的流量調(diào)節(jié)范圍；但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易損件較多，運(yùn)轉(zhuǎn)中振動和噪聲大。單作用是只有氣缸一側(cè)才進(jìn)、排氣閥，活塞經(jīng)過一次循環(huán)，只能壓縮一次氣體。動力型壓縮機(jī)可分為離心式壓縮機(jī)和軸流式壓縮機(jī)等。容積型壓縮機(jī)中，氣體壓力升高是通過將氣體體積進(jìn)行壓縮實(shí)現(xiàn)的。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流使用。閥芯與閥座采用軟硬雙質(zhì)密封，閥門開啟輕便靈活，具有耐沖刷、使用壽命長的特點(diǎn)。 當(dāng) ? 時 0 0 11 2 1 2( 2 7 3 )3 8 7 4 . 9 ( ) ( )Q Z tC P P P P? ?? ?? （ ） 當(dāng) 2 ? 時 0 0 11( 2 7 3 )3 3 6 5 .1Q Z tC P? ?? （ ） 式中： C —— 調(diào)節(jié)閥的實(shí)測流通能力， hNm/3 ； t —— 氣體流動溫度 ， C0 ； 0? —— 氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度， 3/mkg ； 1P —— 調(diào)節(jié)閥前的壓力， MPa ； 2P —— 調(diào)節(jié)閥前的壓力， MPa ； 固原壓氣站 工藝 設(shè)計(jì) 9 0Q —— 氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量， hm/3 ； 1Z —— 氣體在調(diào)節(jié)閥前的壓縮系數(shù) 。 當(dāng)被調(diào)介質(zhì)的壓力升高， 并且 高于給定值時，升高的閥后信號通過導(dǎo)