摘要：天然氣是一種高效、清潔燃料和優(yōu)質化工原料,隨著天然氣資源勘探開發(fā)的不斷深入,以及天然氣在現(xiàn)代化工業(yè)和日常生活中應用的日益普及,長距離、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進行貿易交接,也成了買賣雙方***為關心的問題。分析了超聲流量計應用現(xiàn)狀及特點,論述了超聲流量計的系統(tǒng)組成和運行模式,以及將該流量計運用于榆林首站分輸計量撬的改造方案、經濟效益及應用前景。

 

 

　　1、超聲流量計應用現(xiàn)狀：

 

　　超聲氣體流量計量程大、精度高、重復性好、壓損小、工件不易老化、使用壽命長無可動部件、機械制造工藝相對簡單、維護簡便,具有投資與運行費用低、管理方便等突出優(yōu)點,受到越來越多用戶的歡迎。

 

　　榆濟管道作為中石化條自行建設的長距離、大口徑、高流量的輸氣管道,年設計輸氣量30×109Nm3,遠期目標40×109Nm3,管道轉輸處多采用超聲流量計,共計38臺。僅榆濟管道的源頭榆林首站中,采用超聲流量計8套,其中5套用于貿易交接,3套用于計量比對。所對應的上游塔榆末站,采用了與榆濟管道榆林首站同樣的超聲流量計計量系統(tǒng)。在管道運行4年里,超聲流量計運行穩(wěn)定,從未進行過大型維修工作,每兩年進行一次檢定,檢定結果均合格,系統(tǒng)精度在±0.5%以內,且未出現(xiàn)過計量糾紛。

　　2、超聲流量計特點：

 

　　超聲流量計與孔板流量計、渦輪流量計等傳統(tǒng)流量計相比有如下特點:①測量管徑大;②測量范圍廣;③不受流體參數(shù)影響;④可實現(xiàn)雙向計量。超聲流量計也存在一些缺點:①傳感器的安裝要求高;②對直管段要求嚴格;③交叉干擾對測量準確度影響大;④檢定困難。

 

　　3、超聲流量計計量系統(tǒng)組成及運行方式：

 

　　3.1 超聲流量計計量系統(tǒng)組成

 

　　榆林首站超聲流量計計量系統(tǒng)包括超聲流量計及所配套的流量計算機。流量計結構主要分為三部分:流量計本體、超聲換能器、信號處理單元。

 

　　3.2 超聲流量計計量系統(tǒng)運行方式

 

　　超聲流量計與流量計算機配套使用,后者將前者測得的工況流量加以顯示、修正、轉換,獲得標況流量,并及時反映流量計的故障及報警信息,保證計量系統(tǒng)的連續(xù)性及準確性。包括正常測量模式、診斷模式以及故障模式三者運行模式。

　　4、超聲流量計的應用：

 

　　4.1、榆林首站計量系統(tǒng)原狀：

 

　　榆林首站位于陜西省榆林市榆陽區(qū)劉家峁村,為榆濟管道源頭,主要任務是對接收天然氣進行增壓遠輸,并具備天然氣分輸功能,配備天然氣分輸計量撬2套,向榆林市榆陽區(qū)圓恒能源有限公司供氣。榆林首站計量系統(tǒng)包括:與塔榆末站計量比對超聲流量計及配套流量計算機各3臺、與陜京首站貿易交接超聲流量計及配套流量計算機各3臺、向圓恒門站分輸計量貿易交接渦輪流量計及配套流量計算機各2臺。目前,6臺超聲流量計運行良好、準確度高。而分輸計量撬自2013年9月投產以來,輸氣量約為1.5×104Nm3/d,工藝采用兩路計量,管徑為DN80,無調壓裝置,流量計選用渦輪流量計,量程為13~250m3/h,精度為±0.5級。運行三個月后,該計量撬存在的問題顯現(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***大運行壓力,待門站將管存天然氣用完后再次供氣。由于沒有調壓裝置,流量計前后壓差大,對渦輪葉片的沖擊過大,且節(jié)流現(xiàn)象嚴重,造成流量計及計量管段結露、結霜現(xiàn)象嚴重,嚴重影響計量安全及計量準確性。②上游來氣中含水量較高,流量計前筒式過濾器負擔重,且受氣流沖擊大,濾芯使用壽命***長為1個月,設備損壞量大,采購周期長。③運行穩(wěn)定后,圓恒門站天然氣液化廠投產,用氣量急速增加,計劃需求達10×106Nm3/d,原有渦輪流量計量程遠遠達不到計量要求。因此,榆林首站分輸計量撬改造勢在必行。

 

　　4.2 榆林首站分輸計量系統(tǒng)改造方案及步驟

 

　　(1)改造方案的選定

 

　　所選流量計應滿足以下要求:①量程比寬,保證冬夏季供氣量均在量程之內;②無易損部件,不易受沖擊,不受大壓差影響;③氣體含水量對設備運行及計量精度沒有影響;④計量精度高。由于分輸量較大,盡可能減少計量輸差。

 

　　綜合考慮,超聲流量計性能優(yōu)越,可滿足需求。故流量計選用超聲流量計,配備流量計算機。流量計規(guī)格為DN150,流量適用范圍為35~2210m3/d,介質溫度適用范圍為-20~80℃,測量精度為±0.5級,重復性為0.1%。

 

　　(2)改造方案的實施步驟

 

　?、賹⑦M站和出站閥門關閉并加盲板。

 

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

 

　?、郯惭b超聲波流量計信息處理系統(tǒng)。信息處理單元(SPU)通過RS485通信接口,經專用通信電纜將流量數(shù)據(jù)傳到儀表控制室內的流量計算機通信接口上,由流量計算機完成流量補償、修正計算,作為貿易結算的依據(jù)。

 

　?、馨惭b記錄信息遠傳系統(tǒng)。流量計算機通過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)議轉換為MODBUS標準通信協(xié)議,再通過通信電纜連接到原有調度中心傳輸數(shù)據(jù)的專用RTU內,由RTU系統(tǒng)向調度中心發(fā)送動態(tài)運行計量數(shù)據(jù)。

 

　?、莨庀到y(tǒng)按規(guī)程投產恢復供氣,并對計量系統(tǒng)進行調試。

 

　　4.3、改造后計量系統(tǒng)運行狀況及效益：

 

　　榆林首站分輸計量系統(tǒng)改造完成至今,運行狀況良好。目前,分輸量為83×104Nm3/d,連續(xù)供氣,瞬時流量約為890 m3/h,計量準確,無計量糾紛。同時計量系統(tǒng)改造后產生了顯著的經濟效益,具體表現(xiàn)為:

 

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

 

　　(2)渦輪流量計精度為±1.0級,超聲流量計精度為±0.5級,按照目前分輸量83 Nm3/d計算,誤差可減少4150 Nm3/d,年收益誤差可減少151.5萬元。

 

　　(3)改造前渦輪受氣流沖擊大,按照其他站場相同狀況渦輪壽命來看,改造后可節(jié)省維修費1~2萬元/年。

 

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