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(mào)易交接，也成了買賣雙方最為關(guān)心的問題。分析了超聲流量計應(yīng)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(jīng)濟效益及應(yīng)用前景。超聲流量計在榆濟管道然氣計量中應(yīng)用
1超聲流量計應(yīng)用現(xiàn)狀
超聲氣體流量計量程大、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。
管道作為中石化第一條自行建設(shè)的長距離、大口徑、高流量的輸氣管道，年設(shè)計輸氣量30×109Nm3，遠期目標40×109Nm3，管道轉(zhuǎn)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(mào)易交接，3套用于計量比對。所對應(yīng)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(jié)果均合格，系統(tǒng)精度在±0.5%以內(nèi)，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交叉干擾對測量精度影響大;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
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(jié)構(gòu)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沉流量加以顯示、修正、轉(zhuǎn)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)性及正確率。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(yīng)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(wù)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(mào)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(mào)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、精度高。而分輸計量撬自2013年9月投產(chǎn)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(diào)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，園恒門站所需氣量小，且間斷用氣，因而供氣只能將天然氣充至管道最大運行壓力，待門站將管存天然氣用完后再次供氣。由于沒有調(diào)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(jié)露、結(jié)霜現(xiàn)象嚴重，嚴重影響計量安全及計量正確率。②上游來氣中含水量較高，流量計前筒式過濾器負擔(dān)重，且受氣流沖擊大，濾芯使用壽命最長為1個月，設(shè)備損壞量大，采購周期長。③運行穩(wěn)定后，園恒門站天然氣液化廠投產(chǎn)，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(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無易損部件，不易受沖擊，不受大壓差影響;③氣體含水量對設(shè)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(zhì)溫度適用范圍為-20~80℃，測量精度為±0.5級，重復(fù)性為0.1%。
(2)改造方案的實施步驟
①將進站和出站閥門關(guān)閉并加盲板。
②安裝現(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(shè)施。根據(jù)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(tǒng)。信息處理單元(SPU)通過RS485通信接口，經(jīng)專用通信電纜將流量數(shù)據(jù)傳到僅表控制室內(nèi)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(mào)易結(jié)算的依據(jù)。
④安裝記錄信息遠傳系統(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(zhuǎn)換為MODBUS標準通信協(xié)議，再通過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)送動態(tài)運行計量數(shù)據(jù).
⑤供氣系統(tǒng)按規(guī)程投產(chǎn)恢復(fù)供氣，并對計量系統(tǒng)進行調(diào)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890m3/h，計量正確，無計量糾紛。同時計量系統(tǒng)改造后產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟效益，具體表現(xiàn)為:
(1)改造前渦輪流量計最大流量為250m3/h，改造后超聲流量計最大流量為2210m3/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，年收益最多可增加16.47億元。
(2)當(dāng)天然氣管輸企業(yè)輸送多種氣源的天然氣時，應(yīng)根據(jù)在線色譜分析儀、溫度和壓力等數(shù)據(jù)，合理分段計算管存，確保管存計算的正確.
2.4加強計量人員管理，提高人員素質(zhì)
交接計量員是天然氣計量的具體執(zhí)行者，其責(zé)任心的強弱直接關(guān)系到計量正確率。提高交接計量員的思想素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)，杜絕蓄意的漏記和渴報現(xiàn)象。
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