浅谈城市燃气调压计量站的设计

王 珑，杜龙飞

（山西太原市煤气公司，山西 太原 030024）

城市燃气是现代化城市必不可少的清洁燃料，对保护环境、减少污染、方便生活、繁荣经济等方面起着非常重要的作用。城市燃气调压计量站是燃气输配系统工程的核心组成部分。随着大型工业及公共福利用户的不断涌现，与之配套的调压计量站将面临新的问题，为了满足不同用户的用气量和用气压力等方面的要求，应根据调压、计量设备的工作原理和性能并结合用气点附近燃气管网的水力工况进行优化设计。

1 调压器选型

1.1 常用调压器

在燃气输配系统中一般有过滤、调压、放散、切断以及流量、压力、温度测控等装置。调压器是整个系统的核心。它能自动调节燃气出口压力,使其稳定在某一压力范围。按作用方式不同可分为直接作用式和间接作用式(带指挥器)。调压器是降压设备,使进入阀体的高压气流不停地在阀内转向、摩擦并经阀口节流摩擦造成能量的消耗。另一方面可使部分压能转变成动能。

直接作用式调压器只依靠敏感元件(薄膜)所感受的出口压力变化移动调节阀门进行调节。主要是小型调压器，这类调压器通过流量小，主要适于居民用户和食堂餐饮等用气量不大的公共福利，它可以将用户和中压或高压管道连接起来，所以又称为用户调压器，直接作用式调压器很多，如NORVAL调压器、SM型低压调压器、意大利塔塔里尼MBN调压器，还有目前太原市煤气公司现有300余座调压站中80%左右采用RTZ-NL型调压器和RTZ-21/SN（A）型调压器。直接作用式调压器体积小、重量轻，结构简单、维修方便，一般只用于中低压调压，当口径或通过流量较大时，出口压力所流量的变化脉动大，稳压效果差。所以为了克服直接作用式调压器的缺点，对口径或通过流量较大的调压器都采用间接作用式。

间接作用式调压器中，燃气出口压力的变化使指挥器动作，接通能源使调节阀门动作。常见的间接作用式调压器有雷诺式调压器、自力式调压器、T型调压器、活塞式调压器和曲流式调压器。

雷诺式调压器调节压力较低，在中低压两级系统管网中常用，区域调压器一般采用雷诺式调压器。

自力式调压器结构紧凑、占地面积小、操作维护方便，多用于门站，但FK自力式调压器常有出口压力不够稳定的缺点。

T型调压器适用广泛，对介质要求不太严格，可作为各压力等级的调压站。

活塞式调压器性能稳定、关闭压力可靠、结构紧凑、便于检修，适用于区域调压站和专用调压站。

曲流式调压器结构紧凑、性能稳定、调节范围广、灵敏度高，关闭严密、运行噪声小及维修周期长，常用来控制大流量管线的压力与流量，适用于门站、分配站调压、区域调压及用户调压使用。

1.2 选择调压器的额定流量

调压器不宜在全开启状态下工作，以阀芯的位移不超过最大行程的90%为宜，此时调压器的额定流量Q0与计算流量QP的关系为：

Q0=（1.15～1.2）QP

调压器的计算流量一般按其承担管网计算流量Qj的1.2倍确定：

Qp=1.2Qj

所以调压器的额定流量Q0与调压器承担的管网计算流量Qj的关系为：

Q0=（1.38～1.44）Qj

管网的计算流量是调压器额定流量的69%～72%。

2 计量仪选型

在调压计量站设计中，计量工程设计作为买卖用气双方的一杆计量公平秤，必须做到科学、公正、公平、公开。必须严格遵守计量法规，严格按照国标和国际标准中有关计量设计的要求进行设计，严格执行并遵守买卖用气双方在签定用气合约中的某些约定，严格执行行业管理、行业法规上的相关条款、规定，并向业主提交经过科学论证、科学计算所采用的计量方式与计量仪表设备有关的技术参数、计算数据，避免人为因素影响所产生的投资浪费与计量精度误差，并为企业计量管理部门综合考证核实每个用气点的计量数据，提出科学详实的计量数据，降低各分计量表与总计量表之间因不同计量工况、选用不同计量表具所产生的系统精度误差，为管理部门在搞好计量降差工作奠定基础，设计出使贸易双方都满意的合格计量秤。

2.1 计量设计中应注重的几点关键问题

计量仪表是贸易双方结算的法定依据，因此在计量工程设计中必须注重以下几点：

（1）用气双方的供气条件、不同时期供气、用气气量，燃气介质的组分、密度、热值，上游供气方的计量设备与条件。

（2）本项目中燃气工艺流程，最大供气压力、最小供气压力，正常运行时的压力范围。

（3）本项目中设计的最大流量、最小流量、正常运行时的流量，并以上述压力、流量计算出流量计所需的合理管径、流量计设备口径，前后直管段的长度和精度要求。

（4）对不同用户还需要了解用户用气设备的同时工作系数，不同季节下的设备用气负荷，单台用气设备时和正常设备检修时所需的用气负荷工况。

（5）要全面分析考虑对进口、国产的流量计算机、流量积算仪在处理流量、密度、温度、压力、粘度、色谱信号的功能作用，及智能输出与通讯接口问题。

（6）在国标、国家计量院技术标准规范中未列入以及目前暂时未有具体技术规定的国外已成熟的先进计量仪表设备的选用，应暂时参照执行国外最严格的标准规范。

所以，在设计工作中把握好上述几个重点问题，将对企业在查找计量降差原因上、搞好计量管理上起到技术指导作用。

2.2 常见计量仪表的选择

目前，太原市燃气行业范围内在民用计量表和小型公共福利用户（Q≤150 m3/h）选用上普遍采用皮膜式计量表，在工业用气计量仪表的选用则种类繁多。下面笔者以在工程设计中所得到的体会，对工业用气计量仪表的不同应用与产生影响进行浅述。

2.2.1 孔板流量计

孔板流量计的应用在国内外已有相当长的历史，现代生产的在线式高级孔板阀流量计可在不停气的情况下更换孔板片、调定现场智能差压变送器量程以满足不同压力、流量需要，配以宽量程专用流量积算仪进行温度、压力、密度补偿修正积算，可适用于大流量计量的城市门站、中高压储罐站、大型工业及公共福利用户，不足之处为前后直管段较长、压力损失较大，经常受到场地的限制。

2.2.2 容积式流量计

容积式流量计以罗茨流量计为代表，目前太原市使用最为广泛的计量仪就是罗茨流量计。以其计量精度高、量程比宽、无前后直管段要求，应用历史悠久，配以高科技的智能表头、或电子校正仪，具有温度、压力、补偿修正积算功能，适用于中低压调压站、工业福利用户计量使用，可计量大流量和小流量，不足之处为大口径流量计体积较大、设备较重、对气质过滤要求严格，目前高压段计量设备不全。

2.2.3 速度式流量计

速度式流量计种类繁多，它们中主要的代表有国内外涡轮式流量计、旋进旋涡智能流量计、超声波流量计。由于速度式流量计大部分用于超大流量的燃气计量，且价格较贵，所以目前多用于天然气门站和超大型工业用户（如太钢不锈钢生产线）。

2.3 计量设计的数据通讯对结算与降差的影响

完善的计量工程设计不但要正确选用不同范围的计量仪表，还必需要建立有在线的计量数据采集通讯，在一些大型场站设计中计量数据采集通讯都能做到在线传递，贸易双方随时监测、校正核实用气计量数据差额，做到出现问题即时修正，可是在一些大型工业福利用户的计量设备上，目前还没有做到在线数据采集通讯监测，计量管理部门有时在计量核实收费上，只能依赖于现场的计量仪表机械读数，当表具计量出现故障时、或计量数据有问题时就不能科学地解决，对于计量用户还将会出现下限流量不计量白用气的现象产生，再加上一些不应该出现的人为因素，这都是计量偏差产生的重要原因。所以，在今后的计量工程设计中与计量管理上必须要选用带有智能输出通讯接口的计量仪表设备，目前罗茨智能表头、旋进旋涡智能流量计都具有标准数据通讯传输功能和远程电话拨号通讯功能，这样管理部门只需有一台计算机、一个调制解调器和一套专用通讯流量软件，即可完成上述繁琐的人工核查工作，这将是解决企业计量降差最简单最有效的办法之一。

3 调压计量站的优化设计

总之，对于调压计量站设计应从技术、经济和维护管理3方面加以综合考虑。技术方面首先要满足调压计量设备能否满足实际工作条件（如用气设备的压力和流量要求）和场地条件。对于计量仪压力损失过大的设备（如孔板流量计），宜将计量仪设置在中压部分。对于大流量的用户，还应选择间接作用式调压器。目前，城市用地非常紧张，所以在进行调压计量站设计时还需选择结构紧凑、维护管理方便的调压计量设备。经济方面除了充分考虑调压、计量设备的实际价格外，还应考虑调压计量站其他附属设备（阀门）的数量，安装的复杂程度等，进行技术经济比较后，必须考虑维护管理的难易程度。既要避免盲目追求先进，造成资源浪费，无法维修；又要避免调压计量设备无法满足用户压力、流量的要求，造成经济纠纷。结合用气点附近城市燃气管网管径、压力、水力工况以及用户和供气方的具体要求，经综合分析后，尽可能优化设计，做出最佳设计方案。

[1]严铭卿，廉乐明等著，天然气输配工程，北京，中国建筑工业出版社，2005。

[2]中国建筑工业出版社，现行建筑设计规范大全(2)，北京，中国建筑工业出版社，1993。

[3]中华人民共和国建设部，城镇燃气设计规范（GB 50028-93）（2002年版），北京，中国计划出版社，2003。