摘要：天然氣是一種高效、清潔燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料,隨著天然氣資源勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入,以及天然氣在現(xiàn)代化工業(yè)和日常生活中應(yīng)用的日益普及,長(zhǎng)距離、大口徑、高流量的輸氣管線層出不窮。而大輸量下選擇何種流量計(jì)進(jìn)行貿(mào)易交接,也成了買賣雙方***為關(guān)心的問(wèn)題。分析了超聲流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀及特點(diǎn),論述了超聲流量計(jì)的系統(tǒng)組成和運(yùn)行模式,以及將該流量計(jì)運(yùn)用于榆林首站分輸計(jì)量撬的改造方案、經(jīng)濟(jì)效益及應(yīng)用前景。

 

 

　　1、超聲流量計(jì)應(yīng)用現(xiàn)狀：

 

　　超聲氣體流量計(jì)量程大、精度高、重復(fù)性好、壓損小、工件不易老化、使用壽命長(zhǎng)無(wú)可動(dòng)部件、機(jī)械制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)便,具有投資與運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便等突出優(yōu)點(diǎn),受到越來(lái)越多用戶的歡迎。

 

　　榆濟(jì)管道作為中石化條自行建設(shè)的長(zhǎng)距離、大口徑、高流量的輸氣管道,年設(shè)計(jì)輸氣量30×109Nm3,遠(yuǎn)期目標(biāo)40×109Nm3,管道轉(zhuǎn)輸處多采用超聲流量計(jì),共計(jì)38臺(tái)。僅榆濟(jì)管道的源頭榆林首站中,采用超聲流量計(jì)8套,其中5套用于貿(mào)易交接,3套用于計(jì)量比對(duì)。所對(duì)應(yīng)的上游塔榆末站,采用了與榆濟(jì)管道榆林首站同樣的超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)。在管道運(yùn)行4年里,超聲流量計(jì)運(yùn)行穩(wěn)定,從未進(jìn)行過(guò)大型維修工作,每?jī)赡赀M(jìn)行一次檢定,檢定結(jié)果均合格,系統(tǒng)精度在±0.5%以內(nèi),且未出現(xiàn)過(guò)計(jì)量糾紛。

　　2、超聲流量計(jì)特點(diǎn)：

 

　　超聲流量計(jì)與孔板流量計(jì)、渦輪流量計(jì)等傳統(tǒng)流量計(jì)相比有如下特點(diǎn):①測(cè)量管徑大;②測(cè)量范圍廣;③不受流體參數(shù)影響;④可實(shí)現(xiàn)雙向計(jì)量。超聲流量計(jì)也存在一些缺點(diǎn):①傳感器的安裝要求高;②對(duì)直管段要求嚴(yán)格;③交叉干擾對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度影響大;④檢定困難。

 

　　3、超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)組成及運(yùn)行方式：

 

　　3.1 超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)組成

 

　　榆林首站超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)包括超聲流量計(jì)及所配套的流量計(jì)算機(jī)。流量計(jì)結(jié)構(gòu)主要分為三部分:流量計(jì)本體、超聲換能器、信號(hào)處理單元。

 

　　3.2 超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行方式

 

　　超聲流量計(jì)與流量計(jì)算機(jī)配套使用,后者將前者測(cè)得的工況流量加以顯示、修正、轉(zhuǎn)換,獲得標(biāo)況流量,并及時(shí)反映流量計(jì)的故障及報(bào)警信息,保證計(jì)量系統(tǒng)的連續(xù)性及準(zhǔn)確性。包括正常測(cè)量模式、診斷模式以及故障模式三者運(yùn)行模式。

　　4、超聲流量計(jì)的應(yīng)用：

 

　　4.1、榆林首站計(jì)量系統(tǒng)原狀：

 

　　榆林首站位于陜西省榆林市榆陽(yáng)區(qū)劉家峁村,為榆濟(jì)管道源頭,主要任務(wù)是對(duì)接收天然氣進(jìn)行增壓遠(yuǎn)輸,并具備天然氣分輸功能,配備天然氣分輸計(jì)量撬2套,向榆林市榆陽(yáng)區(qū)圓恒能源有限公司供氣。榆林首站計(jì)量系統(tǒng)包括:與塔榆末站計(jì)量比對(duì)超聲流量計(jì)及配套流量計(jì)算機(jī)各3臺(tái)、與陜京首站貿(mào)易交接超聲流量計(jì)及配套流量計(jì)算機(jī)各3臺(tái)、向圓恒門站分輸計(jì)量貿(mào)易交接渦輪流量計(jì)及配套流量計(jì)算機(jī)各2臺(tái)。目前,6臺(tái)超聲流量計(jì)運(yùn)行良好、準(zhǔn)確度高。而分輸計(jì)量撬自2013年9月投產(chǎn)以來(lái),輸氣量約為1.5×104Nm3/d,工藝采用兩路計(jì)量,管徑為DN80,無(wú)調(diào)壓裝置,流量計(jì)選用渦輪流量計(jì),量程為13~250m3/h,精度為±0.5級(jí)。運(yùn)行三個(gè)月后,該計(jì)量撬存在的問(wèn)題顯現(xiàn):①初期,圓恒門站所需氣量小,且間斷用氣,因而供氣只能將天然氣充至管道***大運(yùn)行壓力,待門站將管存天然氣用完后再次供氣。由于沒(méi)有調(diào)壓裝置,流量計(jì)前后壓差大,對(duì)渦輪葉片的沖擊過(guò)大,且節(jié)流現(xiàn)象嚴(yán)重,造成流量計(jì)及計(jì)量管段結(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象嚴(yán)重,嚴(yán)重影響計(jì)量安全及計(jì)量準(zhǔn)確性。②上游來(lái)氣中含水量較高,流量計(jì)前筒式過(guò)濾器負(fù)擔(dān)重,且受氣流沖擊大,濾芯使用壽命***長(zhǎng)為1個(gè)月,設(shè)備損壞量大,采購(gòu)周期長(zhǎng)。③運(yùn)行穩(wěn)定后,圓恒門站天然氣液化廠投產(chǎn),用氣量急速增加,計(jì)劃需求達(dá)10×106Nm3/d,原有渦輪流量計(jì)量程遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計(jì)量要求。因此,榆林首站分輸計(jì)量撬改造勢(shì)在必行。

 

　　4.2 榆林首站分輸計(jì)量系統(tǒng)改造方案及步驟

 

　　(1)改造方案的選定

 

　　所選流量計(jì)應(yīng)滿足以下要求:①量程比寬,保證冬夏季供氣量均在量程之內(nèi);②無(wú)易損部件,不易受沖擊,不受大壓差影響;③氣體含水量對(duì)設(shè)備運(yùn)行及計(jì)量精度沒(méi)有影響;④計(jì)量精度高。由于分輸量較大,盡可能減少計(jì)量輸差。

 

　　綜合考慮,超聲流量計(jì)性能優(yōu)越,可滿足需求。故流量計(jì)選用超聲流量計(jì),配備流量計(jì)算機(jī)。流量計(jì)規(guī)格為DN150,流量適用范圍為35~2210m3/d,介質(zhì)溫度適用范圍為-20~80℃,測(cè)量精度為±0.5級(jí),重復(fù)性為0.1%。

 

　　(2)改造方案的實(shí)施步驟

 

　?、賹⑦M(jìn)站和出站閥門關(guān)閉并加盲板。

 

　?、诎惭b現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)。由于下游用氣量增幅較大,原計(jì)量裝置管段管徑太小,不能滿足要求,只能新建計(jì)量設(shè)施。根據(jù)用氣量的大小,管徑改為DN150,選用超聲波流量計(jì)。

 

　　③安裝超聲波流量計(jì)信息處理系統(tǒng)。信息處理單元(SPU)通過(guò)RS485通信接口,經(jīng)專用通信電纜將流量數(shù)據(jù)傳到儀表控制室內(nèi)的流量計(jì)算機(jī)通信接口上,由流量計(jì)算機(jī)完成流量補(bǔ)償、修正計(jì)算,作為貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。

 

　　④安裝記錄信息遠(yuǎn)傳系統(tǒng)。流量計(jì)算機(jī)通過(guò)RS485輸出流量數(shù)據(jù)至專用ADAM通信協(xié)議模塊上,由ADAM模塊將傳送的流量數(shù)據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為MODBUS標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議,再通過(guò)通信電纜連接到原有調(diào)度中心傳輸數(shù)據(jù)的專用RTU內(nèi),由RTU系統(tǒng)向調(diào)度中心發(fā)送動(dòng)態(tài)運(yùn)行計(jì)量數(shù)據(jù)。

 

　?、莨庀到y(tǒng)按規(guī)程投產(chǎn)恢復(fù)供氣,并對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

 

　　4.3、改造后計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行狀況及效益：

 

　　榆林首站分輸計(jì)量系統(tǒng)改造完成至今,運(yùn)行狀況良好。目前,分輸量為83×104Nm3/d,連續(xù)供氣,瞬時(shí)流量約為890 m3/h,計(jì)量準(zhǔn)確,無(wú)計(jì)量糾紛。同時(shí)計(jì)量系統(tǒng)改造后產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效益,具體表現(xiàn)為:

 

　　(1)改造前渦輪流量計(jì)***大流量為250 m3/h,改造后超聲流量計(jì)***大流量為2210 m3/h,按照平均壓力4MPa計(jì)算,改造后分輸流量可增加183×104Nm3/d,按照榆林市工業(yè)天然氣價(jià)格2.4元每立方米計(jì)算,年收益***多可增加16.47億元。

 

　　(2)渦輪流量計(jì)精度為±1.0級(jí),超聲流量計(jì)精度為±0.5級(jí),按照目前分輸量83 Nm3/d計(jì)算,誤差可減少4150 Nm3/d,年收益誤差可減少151.5萬(wàn)元。

 

　　(3)改造前渦輪受氣流沖擊大,按照其他站場(chǎng)相同狀況渦輪壽命來(lái)看,改造后可節(jié)省維修費(fèi)1~2萬(wàn)元/年。

 

　　(4)改造后超聲流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)不需過(guò)濾裝置,每年減少濾芯使用量12個(gè),改造后節(jié)省材料費(fèi)9600元/年。