摘要：天然氣是一種高效、清潔燃料和優質化工原料,隨著天然氣資源勘探開發的不斷深入,以及天然氣在現代化工業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狀及特點,論述了超聲流量計的系統組成和運行模式,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。在管道運行4年里,超聲流量計運行穩定,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,系統精度在±0.5%以內,且未出現過計量糾紛。

　　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不受流體參數影響;④可實現雙向計量。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組成及運行方式：

 

　　3.1 超聲流量計計量系統組成

 

　　榆林首站超聲流量計計量系統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,保證計量系統的連續性及準確性。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、榆林首站計量系統原狀：

 

　　榆林首站位于陜西省榆林市榆陽區劉家峁村,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,向榆林市榆陽區圓恒能源有限公司供氣。榆林首站計量系統包括: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: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,且節流現象嚴重,造成流量計及計量管段結露、結霜現象嚴重,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

 

　　①將進站和出站閥門關閉并加盲板。

 

　　②安裝現場流量計。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。根據用氣量的大小,管徑改為DN150,選用超聲波流量計。

 

　　③安裝超聲波流量計信息處理系統。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據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。

 

　　④安裝記錄信息遠傳系統。流量計算機通過RS485輸出流量數據至專用ADAM通信協議模塊上,由ADAM模塊將傳送的流量數據通信協議轉換為MODBUS標準通信協議,再通過通信電纜連接到原有調度中心傳輸數據的專用RTU內,由RTU系統向調度中心發送動態運行計量數據。

 

　　⑤供氣系統按規程投產恢復供氣,并對計量系統進行調試。

 

　　4.3、改造后計量系統運行狀況及效益：

 

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

 

　　(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,改造后可節省維修費1~2萬元/年。

 

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