【導讀】壓氣站是以壓力能的形式給天然氣提供輸送動力的作業(yè)站。起點壓氣站位于氣田集氣中心。量、清管器發(fā)送等作業(yè)。終點充氣站位于儲氣庫內(nèi)，主要是將輸來的天然氣加壓后送入。與緊急截斷管道等。機組控制部分有啟動、超壓保護、防喘振循環(huán)管路等。部分包括供給燃料氣、自動控制、冷卻、潤滑等系統(tǒng)。際情況，設計正確合理的工藝設計方案。依據(jù)相關行業(yè)標準，進行工藝計算，繪制工

　　

【正文】 ) 發(fā) 出 ESD 指 令 關 閉 壓 氣 站 進 、 出站 ESD 閥門 ， 同時打開旁通閥門 ， 并 且 放空 站內(nèi)的天然氣 。 壓縮機組自帶機組控制盤控制系統(tǒng) (納入全線 SCADA 系 統(tǒng) )， 可遠程 啟停機組 。 機組的掃線 、 加載 、 降載 、 閥門開關 、 放空等動作納入機組控制系統(tǒng)， 可自動完成 。同時， 當運行的機組出現(xiàn)故障 時，機組控制盤會發(fā)出停車指令，關閉機組進 、出 口閥門 , 并放空機組內(nèi)的天然氣，同時將信號傳到 站控中心和調(diào)控中心 。 運行機組與備用機組聯(lián) 鎖，實現(xiàn)機組間自動切換 。壓縮機進口天然氣的分離過濾管路能夠?qū)崿F(xiàn)自動 切換 ，當其中一路分離設備發(fā)生堵塞而導致分離 效果下降時，分離設備可以自動切換，不影響管道正常運行和維修 。 站控天然氣計量 根據(jù)計量法，對計量器具進行定期檢驗、標定?，F(xiàn)有計量裝置是經(jīng)過標定檢驗的裝置，本 站 要求選用高精度（ 177。%）的智能變送器和高級孔板閥式節(jié)流裝置，能適應不停氣狀態(tài)定期檢查、清洗和更換孔板，滿足計量要求。采用精度較高的超聲波流量計。執(zhí)行標準為中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準《天然氣流量的標準孔板計量方法》 （ SY/T614320xx） ，應用計算機對天然氣進行全參數(shù)的補償運算來計量天然氣的商品量，提高商品計量的精度。分離后的天然氣、水及凝液應分別計量，以滿足氣田開發(fā)和生產(chǎn)的要求。 站場出站天然氣應計量；站內(nèi)的生產(chǎn)用氣和生活用氣應分別計量。 天然氣的計量宜采用標準孔板計量，并應符合國家現(xiàn)行的《天然氣計量的標準孔板計量方法》 （ SY/T614320xx） 中的規(guī)定。 站控儀表 為適應 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，在技術上先進而又經(jīng)濟合理的高品質(zhì)產(chǎn)品，使用和操作簡單，維護方便，并具有適應惡劣環(huán)境的能力。 （ 1） 由于生產(chǎn)裝置區(qū)的防爆等級按 Ⅱ 區(qū)設計，根據(jù)防爆標準規(guī)定，現(xiàn)場電動儀表及電動執(zhí)行機構按隔爆設置。 （ 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)已得到廣泛應用，故推薦選用智能型電容式壓力及差壓變送器。 西 南石油大學本科畢業(yè)設計 16 （ 3） 在商品氣交接處的流量檢測裝置，若采用節(jié)流方式 ， 即選用高級孔板閥式節(jié)流裝置，以適應不停氣狀態(tài)檢查、定期清洗及更換孔板的需 要，以達到流量規(guī)范要求。 （ 4） 用于天然氣計量，進行溫度補償運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。 （ 5） 選用的在線式分析儀器應性能穩(wěn)定，且經(jīng)過國內(nèi)使用證明質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，該部分內(nèi)容也列入世行國際招標采購。 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。因此，本設計中該站至輸氣處調(diào)度控制中心之間的通信方式與全線 SCADA系統(tǒng)工程中的通信方式一致，即在該站內(nèi)設置 VSAT衛(wèi)星通信終端站 一 座，配置一條話音電 路（用于調(diào)度話音通信）和一條數(shù)據(jù)電路（用于 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸）。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。 SCADA 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口為 RS232，采用透明信道傳輸。 為避免雷擊對設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。 站場防腐 鋼質(zhì)設備和管道外防腐的任務是控制大氣和土壤的電化學腐蝕，鑒于埋地管道表面積較小，加上站內(nèi)必須對設備﹑管道作防靜電接地，故埋地管道和露空設備﹑管道僅采用涂層防腐。 站內(nèi)露空管道﹑設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)露空設備﹑管道不宜采用噴砂除銹工藝，本設計推薦鋼鐵的表面預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。 醇酸瓷漆在磷化處理鋼表面 12 h 后，涂刷底漆 ― 中間漆 ― 面漆，每道涂漆間隔3h ，涂裝顏色執(zhí)行行業(yè)標準《油氣田地面管線和設備涂色標準》（ SY0043―96 ）的規(guī)定。涂膜總厚度不小于 m?200 。 本工程埋地管道的特點是管徑規(guī)格多，各規(guī)格管子長度短，管道外防腐層不便預固原壓氣站 工藝 設計 17 制，根據(jù)實際情況 ，推薦埋地管道采用石油瀝青特加強級防腐，石油瀝青補口﹑補傷。 水電供應 供電 該工程電氣部分的設計范圍為本站的動力和照明配電及防雷、防靜電接地的設計。根據(jù)《輸氣管道工程設計規(guī)范》 （ GB5025120xx） 及《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》（ GB500281998） 的要求，該站按二級負荷考慮。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)電機作為備用電源；低壓配電間內(nèi)設有兩臺 GGD1 配電柜，照明動力各一臺，均留有備用回路。工藝裝置區(qū)照明電 源由原路燈回路引至，設 4 套防爆路燈 BW125；在工藝裝置區(qū)內(nèi)設室外防爆配電箱兩臺，電源從低壓配電間動力盤 P14 回路引出（原斷路器更換為 63A），作為電動閥的電源；儀表用電由低壓配電間動力盤 P13 回路引出；因儀表控制室改吊頂，將原有 6 套熒光燈更換為嵌入式格柵燈；儀表控制室和機柜間空調(diào)由 P4 回路引出；放空區(qū)的電源由P8 回路引出，供放空閥和電點火用電。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。 供水 該站應建設完善的供水系統(tǒng)。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備清洗水及場地沖洗水。供水水質(zhì)執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》。 利用站內(nèi)排水設施，少量不定期場地沖洗水沿場地邊溝排放。本工程站場排水主要為生活污水及場地沖洗水，另有生產(chǎn)過程中分離器排出的少量氣田飽和水，檢修時排出的部分檢修污水和設備清洗水。生活污水進入化糞池經(jīng)消化處理后排出站外；場地沖洗水及設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，定期運往污水回注站統(tǒng)一處理。 電防護與消防 該站應根據(jù)《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī) 范》 （ GB50058） 的要求劃定西 南石油大學本科畢業(yè)設計 18 爆炸危險場所，并根據(jù)爆炸危險場所分區(qū)等級的要求選擇和安裝電氣設備。 固原壓氣站 工藝 設計 19 3 計算書 設計中所選設備及管線材質(zhì)（特殊件除外）均采用 20 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，屈服強度245s MPa? ? 。 天然氣基本參數(shù)確定 天然氣的分子量 天然氣中組分 i 的摩爾組成 yi （ 或者體積組成 ） ，以及各組分的分子質(zhì)量則由下式可求得天然氣分子質(zhì)量 M： ?? iiMyM （ ） 表 固原壓氣站原始設計參數(shù) T=293 K 序號 組分 Mol% 1 甲烷 2 乙烷 3 丙烷 4 正丁烷 5 正戊烷 6 異戊烷 7 己烷 8 庚烷 9 H2O 10 CO2 11 N2 12 合計 13 水露點 ≤ 5℃ 在 10 MPa 下 14 烴露點 ≤ 5℃ 在 MPa 下 15 高熱值 1015 btu/cf（ MJ/m3） M=+++++++++= kg/mol 西 南石油大學本科畢業(yè)設計 20 天然氣相的對密度 天然氣的相對密度是在相同壓力和溫度條件下天然氣的密度和空氣密度之比，天然氣的相對密度用符號 Δ表示 空天空天空天 ???? ???? MM （ ） 天M ， 空? ， 天? 分別是天然氣的分子質(zhì)量，重度和密度 。 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。 在操作壓力 P 為 ，操作溫度 T 為 ℃ 時 解 得：天然氣的壓縮系數(shù) Z= 天 然氣在操作條件下的密度 取空氣密度為 ρ 空 = ㎏／ m3，標準狀況下天然氣的密度： ρ0=ρ 空 Δ==㎏／ m3 所以在操作壓力 P=， 操作溫度 條件下，根據(jù)氣體狀態(tài)方程固原壓氣站 工藝 設計 21 RTZP ?? 得： ZTP TPG ?? ??? 0 00 ?? 8 81 0 1 3 2 6 7 9 ?? ??? 3/ mkg? 式中 G? —— 操作條件下的密度， 3/mkg ； 0T —— 標況下溫度，取 T0=293K； 0P —— 標況下壓力，取 P0=； P —— 操作壓力， MPa； T —— 操作溫度， K； Z —— 操作條件下的壓縮系數(shù)。 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。 天然氣的相對密度 Δ=，相對密度在 ~ 范圍內(nèi)，可用經(jīng)驗公式結算天然氣 臨界值： ??? 39。cP 39。cP = ??? 1769339。cT 39。cT = 在天然氣混合物中 ： 視對比壓力 5 39。39。 ??? cr PPP （ ） 視對比溫度 839。39。 ?? cr TTT= （ ） 由 39。rP ， 39。rT 查《天然氣集輸工程》 20 頁表 15 得0?? = 1 . 2 30 . 0 1 0 600 ???? ???? =? s 該種組分天然氣在 時的工作粘度 mPa? s。 西 南石油大學本科畢業(yè)設計 22 分離器的尺寸設計 過濾式分離 器一般只要求限制最大過濾流速。本站中選用 4 臺過濾分離器，以提高使用率，節(jié)約投資。該系統(tǒng)使用 3 臺即可滿足用戶的用氣要求。再設一臺作為備用，經(jīng)計算可知， 4 臺分離器規(guī)格相同。當分離器清洗或發(fā)生故障時可相互切換，以確保向用戶安全平穩(wěn)供氣。 根據(jù)《天然氣長輸管道工程設計》過濾分離器濾芯處理計算公式 MTPq 4400 ? （ ） 式中 ： 0q —— 濾芯處理量， 3m /（ 天 .根 ） ； M—— 氣體的平均分子量； T—— 操作條件下氣體的絕對溫度， K ； P—— 操作條件下氣體的絕對壓力， MPa ； qo= 440 ??? 16. 273 2288 . 4201 103m3/d。 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到分離氣體中粉塵的一種高效除塵設備 ： 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。 最大工作能力輸氣時總的濾芯個數(shù) 8000 ??? qQN （ ） 式中： 0q ： 濾芯處理量 3m /d 0Q ：氣體的流量 3m /d 分離器的過濾元件的開閉可以調(diào)節(jié)控制。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。 固原壓氣站 工藝 設計 23 分離器進出口直徑及壁厚計算公式 根據(jù)《天然氣長輸管道工程設計》 計算： 11 uQd ? （ ） 22 uQd ? （ ） 式中 ： 1d —— 分離器進管內(nèi)徑， m； 2d —— 分離器出口管內(nèi)徑， m； Q—— 工作條件下氣體流量， 3m /s； 1u —— 氣體在進口管的流速； m/s； 2u —— 氣體在出口管中的流速； m/s； 根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)驗，氣體進口速度取為 15m/s， 出口速度取為 10m/