地区公司间天然气交接计量工程设计

白艳茹，李 寒



地区公司间天然气交接计量工程设计

白艳茹，李 寒

（中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北 任丘 062552）

天然气交接计量工程设计中首要解决的问题是接入点选择、设备配置、运行管理等问题。通过增设计量设施以适应石油天然气管道区域化管理模式，加强精细化管理，明确各方职责和确定考核指标，确保天然气运销工作平稳运行。

交接计量；天然气管道；区域化管理；精细化管理

随着天然气事业的蓬勃发展，天然气长输管道经过十多年的飞快建设，基本形成了“横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外”的全国性输气管网。天然气管网连续穿越各省、市、地区，输送到全国各地。为了适应天然气输气管道区域管理模式下管输天然气的上下游交接计量，改变原来地区间交接气量的粗放计算方式，采取精细计量方法，提升精细管理水平，在各个管理分界的站场设置交接计量设施，从而进一步明晰各方职责，强化考核力度，确保天然气运销工作的安全平稳进行。

对于新建工程，地区公司间的交接计量随工程设计、建设同步进行。对于已有输气管道，地区公司间的计量交接工程多需要在正在运行中的管道、站场基础上进行改造，新系统对原站场工艺系统的影响和停输的可行性要进行详尽的分析，将影响降到最低，确保向下游供气安全。本文以某交接计量工程为例，分析在地区公司间交接计量工程设计中的几个控制要点，从接入点的选择、设备的适用性分析等方面进行分析论证。

1 天然气交接计量工程接入点的选择

根据区域管理界面，计量设施接入点的选择必须保证上下游计量数据交接界面清晰，对站内系统影响最小，充分利用站内现有设施，从而控制工程投资。

交接计量设施设置分为在上游公司站场设置和在下游公司站场设置两种情况。

（1）交接计量设施设置在上游公司站场时，接入点尽量选择在出站总线上，通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路计量进行求和的形式，防止多支路误差累计，造成计量精度降低。

（2）交接计量设施设置在下游公司站场时，接入点尽量选择在进站总线上，同样通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路误差累计，降低计量精度。

（3）多条干线交汇的枢纽站场，交接计量设施设置位置要经过仔细研究站内工艺流程，进行实地踏勘，理清枢纽站场的联通管道，避免气量重复计量和漏计量情况。

2 超声波流量计的适应性

交接计量工程所需计量的天然气量为各输气干线的输气量，气量大、压力高，所以计量设备选择时要在满足计量精度的前提下还要能适应大流量、高压力天然气的计量。

2.1 超声波流量计计量原理

贸易交接系统超声流量计采用绝对时间差法气体超声流量计，绝对时间差法准确度高，抗干扰能力强，应用较广泛。

图1 超声波流量计原理示意图

绝对时间差超声波流量计通过测量超声波在逆流和顺流情况下的传输时间，获得各声道天然气的流速和声速[1]。逆流和顺流的传输时间表达式为：

1＝L/[c－v（X/L）] （1）

2＝L/[c＋v（X/L）] （2）

式中：1、2——分别为气体顺流和逆流时的传播时间，s；

L——超声波流量计声道长度，m；

X——超声波流量计两探头在气体流向上的距离，m；

v——气体在管体中的传输速度，m/s；

c——声波在管体中的传输速度，m/s。

2.2 超声波流量计对气质的适应性

管输天然气对超声波流量计计量影响因素主要是天然气中水份、粉末等脏污介质。在天然气流动过程中，这些脏污介质会附着在流量计上、下游管道和超声波探头表面，使流量计的有效内径减小， 导致气体流量的测量值较实际值偏高，影响天然气的计量准确度[2]。超声波流量计是利用超声波在液体中传播时所载流体流速的信息来实现流量的测量, 具有非接触、高灵敏度的特点，超声波流量计对气质的适应性较强，正常运行时气质内细小杂质对超声波流量计基本无影响，在方案制定前要了解气质资料，一般运行多年的天然气管道内较大的杂质颗粒几乎都被清除掉，以下是收集的某站过滤分离设备排污情况：

2011年6月7日至6月9日的通球记录：三天内，从管道清管收球结束时排污量很少，6 月7 日收球后排污量为0.178 m3；6月8日收球后排污量为少量粉尘和油脂；6 月9 日收球后排污量为黑色粉末状固体0.5 kg。

经了解多条输气干线运行多年后，气体过滤分离设备的排污率几乎为0，不存在大块的、硬质地的污物。根据气质分析，上游来气气质适用于超声波流量计测量工况条件，粉末状固体对超声波流量计的影响微乎其微。

2.3 超声波流量计对气量的适应性

作为大流量天然气计量首选的超声波流量计目前最大口径为DN400。计量系统通常有几路并联的流量测量管路组成，每条流量测量管路由上下游截断阀、流量计、上游及下游直管段、流量调整器（整流器）、流量计算机及其他温度、压力计量仪表组成。下面以某设计压力为10.0 MPa的交接计量工程为例，说明计量管路系统配置。

超声波流量计天然气通过流速按20 m/s计算，计算后根据圆整后的口径进行复核，一般设计流速在20~22 m/s范围内即可。根据交接气量，某交接计量工程流量计核算见表1。

根据表1，输气干线1采用5路DN400超声波流量计（4用1备）设置，最大流量工况时超声波流量计处流速22.0 m/s，输气干线2采用6路DN400超声波流量计， 5用1备设置。当最大流量工况时超声波流量计处流速约20.2 m/s。当在小流量工况时，通过调整超声波流量计运行数量保证单路流速不会过低或过高。

表1 计量管路单路最大流量工况核算表

3 锥形过滤器在大口径管道的应用

改造工程施工过程中会出现一些不确定因素，管道的吹扫不到位，可能有焊渣等杂质被遗留在管道内。过滤掉焊渣等施工中遗留的杂质是保证计量设备安全运行的关键。锥形过滤器具有结构简单、安装、拆卸方便等优点，可以在管道上安装，至于管道内部，不占用空间。某交接计量工程中，设计借鉴压缩机进口管道前设置的锥形过滤器，将锥形过滤器引进大口径管道，设置在计量设备前，投产初期可用于过滤管道内的杂质。

3.1 结构特点

交接计量工程管径较大，运行压力较高，锥形过滤器不仅要保证过滤要求，还有适应大口径和高压力的工况，设计锥型过滤器时首先要考虑设备强度和在气流冲击下的稳定性。通过设置加强筋、加强圈保证锥形过滤器的强度，在锥部设置支撑管和支撑片减小其在气流冲击下的晃动，避免设备的疲劳损坏。 将锥型改为管状，便于支撑片安装以增强迎气方向的强度。

3.2 设计要点

（1）工艺流程设计时要注意锥形过滤器多为启动初期临时使用，气流方向沿着锥形从大到小的方向流动，杂质和污物便于清理。

（2）工艺设计时锥形过滤器考虑检修可以设置旁通管。

（3）设置差压表，便于检测过滤器是否堵塞。

（4）锥形过滤器需要安装在管路里，前后设置检修拆装用法兰，锥形过滤器入口法兰紧固件选择时要考虑法兰、垫片、锥形过滤器支撑环的厚度，选择合适的螺栓长度。

图2 锥形过滤器安装示意图

4 结 论

通过多项区域公司间天然气交接计量工程实践，气体超声流量计和锥形过滤器完全适应大气量干线的天然气贸易计量。根据工程特点，合理控制计量接入点、优化设置计量回路数量、锥形过滤设备的应用，使地区公司间天然气交接计量工程在满足计量要求的同时合理控制了工程投资，进一步体现采取精细计量方法，提升天然气精细化管理水平。

［1］蒋辉，林媛媛，曹斯亮. 天然气超声波计量系统性能的影响因素［J］.油气储运，2012（1）.

［2］温怀海. 超声波流量计在大管径天然气计量中的应用［J］. 石油规划设计, 2003（1）.

Design of Natural Gas Metering Engineering for Natural Gas Transfer Between Companies

,

（China Petroleum Engineering Co., Ltd. North China Branch, Hebei Renqiu 062552,China)

The primary problem in the design of gas transfer measurement engineering is access point selection, equipment configuration, operation and management. It's pointed out that more metering facilities should be installed to adapt to the oil and gas pipeline regionalization management pattern, the fine management should be strengthened, responsibility and assessment indicators should be clearly determined, in order to ensure that the gas distribution work can run smoothly.

transfer measurement;natural gas pipeline; regionalization management; fine management

TE 624

A

1004-0935（2017）03-0253-03

2016-12-29

白艳茹（1972-），女，工程师，河北省安新县人，2004年毕业于华北电力大学，研究方向：燃气热工工程设计技术工作。