实用天然气管网双向计量系统及其技术的应用.pdf

天然气工业 2 0 1 1年 8月 实用天然气 管 网双 向计 量 系统 及其技术 的应 用 罗 东 晓 1 ． 新奥能源控股有 限公 司 2 ． 中山大学 罗东晓． 实用天然气管 网双 向计量 系统及其技 术的应用． 天然 气工 业， 2 0 1 l ， 3 1 8 9 4 9 5 ． 摘 要 归属于不 同业 主的两个 区域 天然气管 网联通 时， 解决贸易结算 的“ 双 向计量” 是一道难题 ， 仪表量 程下 限以 及 “ 微流 动” 工况决定 了单从计量仪表本 身入手难 以很好解决 问题 ， 有必要另辟蹊径。为此 ， 开发 出了一种简便 的双 向计 量系统 ， 即采 用 2套常规的计量 回路 ， 通过 设置相应 的 自动控制组件 、 电动阀或手动控制 阀， 对 计量系统进行 自动控制或 手动控制 ， 实现 了 2个独立天然气管 网的互联 互通 ， 在解决管 网间双 向联通 、 双 向计量 问题 的同时， 又避免 了微 流量或低 流量状态下计量仪表精度 失准的问题。该 计量 系统技术可靠 、 工艺简单 、 投 资少 ， 是一种很有应用前景 的计 量模 式。 关键词 天然 气管 网 联 网 双 向计量 计量仪表 低流量 低 量程限制 计量精度 计量 回路 DOI l 0 ． 3 7 8 7 ／ ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0l 1 ． 0 8 ． 0 2 2 随着 城市 化进 程 的不 断发 展 ， 原 来分 别 供 应 各 城 市或 各乡 镇 、 各 自独 立 的天 然 气 供 应 管 网如 能 联 通 起 来 实 现互 联互 通 ， 形 成 一个统 一 的供气 大 管 网 ， 不 仅有 利于平 衡 整个 供气 管 网的 负荷 ， 而 且 能够 极 大 地 提 高 供 气 管 网的利 用效 率 ， 减少输 配 管 网的投 资费 用 ， 提高 供 气 的安 全性 和灵 活性 。 但是 ， 这些各 自独立 的区域天然气管 网的资产产 权 和 经营 权往 往分 属 于 不 同 的业 主 ， 管 网联 通 后 由于 天然气 的流动性 ， 势必存在天然气贸易结算 中的计量 问题 。天 然气 在管 网 中的 流 动 可 能是 双 向 的 ， 由此 带 来 了天然 气 管 网双 向计 量 的难题 _ 1 ] 。 解决 双 向计量 问题 是天 然 气管 网互 联互通 的前提 和基 础 。按 照 目前 天 然 气 计 量 的 技 术 现状 ， 即便 某 些 具备双向计量功能的高精度进 口计量仪表 ， 也不可避 免地 存在 着 仪表 低 量 程 限 制 问题 l 2 ] ， 即流 经计 量仪 表 的天然气实际流量较小时 ， 仪表计量精度不能得到保 证 ， 或者根本就无法进行计量。可见， 单从计量仪表本 身的技术层面人手， 目前还难 以很好地解决天然气管 网双向计量这一难题 ， 有必要另辟蹊径 ， 避开仪表低量 程 限制 这一 瓶颈 ， 开 发 出一 种简 便 、 实 用 、 可靠 的 新技 术 ] 。 1 双 向计量 系统基本思路 图 1是两个 天 然气 管 网互联 互通 实现 双 向计量 的 工作 原理 图 。 A管 网 B管 图 l 两个天然气管 网互联互通 实现双 向计 量的工作原理图 在两 个 天然气 管 网 A、 B 联 通处 的 两侧 分别 设 置 用 于测量 管 网实 际运行 压力 的压 力表 P 、 P 。 ， 同时设 置 两个方 向相反 的单 向计量 通 道 A 管 网通 过计 量 仪 表 a向 B管 网补充 天 然气 ； B管 网通 过 计 量 仪 表 b向 A 管 网补充 天然 气 。 当两个天然气管网两侧 的压力差达到预定值 M 时 ， 开启 相应 的计 量仪 表 a或 b 通 道 计 量 ， 压 力 高 的 天然气管 网向压力低 的天然气 管网输气 ， 实 现两个天 然气管网的互联互通 。而当计量仪表流量检测值降低 作者简 介 罗东 晓， 1 9 6 1年生 ， 教授级 高级工程师 ， 中山大学 、 华南理工大学兼职教授 ， 新奥能源控股有 限公 司副总T程 师 ； 主要 从事天然气 高效 利用及新能源技术研究工作 。地址 O 6 5 O 1 河北省廊坊 市经济技 术开发 区新源东道新 奥工业 园区 A 楼 4 l 6室 。 电话 0 3 1 6 2 5 9 8 7 4 0， 1 3 5 0 l 5 2 0 5 8 9。E ma i l l d x 2 0 0 5 v i p ． s o h u ． c o rn 第 3 1 卷第 8 期 到一定值 N， 仪表量程下限值 时 ， 该通道 阀门关闭 ， 两 个 天然气 管 网断 开 联通 并 停 止 计 量 ， 避 免计 量 仪 表 在其量程下限位置工作而导致计量失准 。当两个天然 气管网的压力差再次大于预定值 M 时， 则再次开启 计 量通 道 。 天然气管网的联通既可由自动控制系统依据检测 信 号 自动完 成 ， 也可 由人 工操 作 实 现 ， 方 便 实 用 ， 在 解 决 两个 天然 气管 网之 间双 向联 通 、 双 向计 量 问题 的 同 时 ， 又 可避 免在微 流 量或 低 流 量 状 态 下计 量 仪 表 精 度 失 准 的问题 ， 是一 种有 效 的双 向计量 方法 l 5 ] 。 2 双 向计量 系统技术方案 如 图 1所示 压 力表 P 、 P 。分 别用 于检 测 天 然 气 管 网 A、 B的压力值 、 ， 一 为两个天然气管 网的压 力 差 值 ； 计 量 仪表 a与 阀 门 V V 组 成 A 管 网向 B管 网输 气 的 通 道 ； 计 量 仪 表 b与 阀 门 V 、 V 。 组成 B管网向 A 管网输气 的通道。计量仪表前后 阀 门是 自动启 闭 的电磁 阀 ， 也可 以 由人工 控制 。 M 为两 个 天然 气 管 网实 现 双 向联 通 的压 力 差 设 定值 ， 若两个天然气管网间的压差高于该值 ， 则两个天 然气 管 网实 现 联通 ； N 为 取 消两 个 天然 气 管 网联 通 的 流量设 定 值 ， 若 管 网 流量 低 于该 值 ， 则 相 应 的 阀 门关 闭 ， 两 个天 然气 管 网处 于不联 通状态 。 2 ． 1 “ 自动” 模 式 下运行 的计 量 系统 1 当 A、 B管 网压力差 较小 ， 未 达到 联 网起 点压 差 时， 即 l户 一P l M， 表 明两个 天然气管 网间压力 差 别不 大 ， 平 衡 管 网负 荷 管 网联 通 的需 求 不 迫 切 。 若此时联通两个天然气管 网， 则流经计量仪表 的天然 气流量较小， 计量仪表处 于低量程范 围 量程下 限位 置 ， 不 能 保 证 计 量 精 度 。 因此 ， 此 状 态 下 ， V 、 V 。 、 V 和 V 关 闭 ， 切 断两 个 天 然 气 管 网 间 的 联 系 不 联 通 。两 个天 然气 管 网长期 不联通 时 ， 应关 闭总 阀 V。 2 当两个 天然 气 管 网间压 力 差 增大 ， 且 p 一p 。 ≥M ， 表 明 A 管 网的压 力远 大于 B管 网的压 力 ， 此 时 B 管 网迫切 需要从 A管 网得 到气 源 补充 ， 提 高 自身 管 网 压力 以满 足 用 户 的用 气 需 求 。此 时 ， 总 阀 门 V 开 启 ， 计 量仪 表前 阀 门 V 表 后 阀 门 V 。 同时 开 启 ， 计 量 仪 表 a 通道联通 ； V 、 V 关闭 ， 计量仪表 b通道处于断 开状态 。A管网向 B管 网补充供气 ， 并 由计量仪表 a 进行计量。当计量仪表 a的流量检测值低 于 N时， 总 阀门 V、 计量仪表前阀门 V 同时关闭， A管网停止向 B管网输气 ， 避免计量仪表 a进入低量程 量程下 限 而 导致 计量 失准 _ 6 ] 。 3 而 当 声 一 ≤ 一M 时 ， A 管 网 的压 力 远小 于 B管 网的压 力 ， 此时 A 管 网迫切 需要 从 B管 网得 到 气 源补充 ， 提 高 自身 管 网压 力 以 满 足 用 户 的用 气 需 求 。 此时 ， 总阀门 V开启 ， 计量仪表前阀门 V 、 表后 阀门 V 同时开启 ， 计量仪表 b通道联通 ； V 、 V 。 关闭 ， 计 量 仪表 a通道 处 于 断开 状态 。B管 网 向 A 管 网供 气 ， 并 由计 量仪 表 b进行 计量 。当计量 仪表 b的 流量检 测 值 低 于 N 时 ， 总 阀 门 V、 计 量 仪 表 前 阀 门 V 同 时 关 闭 ， B管 网停止 向 A 管 网输 气 ， 避 免 计 量 仪 表 b进 入 低 量程 量程 下 限 而 导致计 量失 准 。 4 为避 免流 量快 速变 化而对 计量 仪表 造成 较大 的 冲击 ， 阀 门 V 、 V V 和 V 选 用具 有 阻 尼特 性 的慢 开 关 型 电磁 阀 。 2 ． 2“ 手 动” 模式 下 运行 的计量 系统 根 据两个 天 然气 管 网压 力 的差 值 ， 手 动 操 作各 控 制 阀 门 ， 实现 两个 天 然 气 管 网 间 的联 通 或 断 开 。联 网 时 ， 视具体情况分别由计量仪表 a或计量仪表 b进行 计量 ， 并 避开 流量计 的低限 流量 量 程 下限 值 ， 同时解 决贸易结算准确性和管网各点压力均衡性的难题 。 3 结束语 天然 气管 网双 向计 量 系 统 及 其技 术 方 案 ， 以简 洁 的工 艺和 较少 的投 资 费用 ， 实 现 了两 个 独 立 天然 气 管 网的互联互通 ， 使管网各点压力得以均衡 ， 大大提高了 管 网的利 用效率 ， 增 强 了 天然 气 管 网运 行 的安 全 性 和 灵 活性 ， 提 高 了大管 网的 调 峰储 气 能 力 ， 运 行 可 靠 ， 既 节 省 了进 口昂贵 双 向计 量 仪 表 的 费用 ， 又避 免 了低 流 量状态下计量仪表精度失准的问题 ， 是一种很有前景 的计量 模式 。 参 考 文 献 [ 1 ]王小江 ， 周 蕾． 燃气 计量 的管理 [ J ] ． 煤气 与热 力 ， 2 0 0 8 ， 2 8 11 B46 B48 ． [ 2 ]巴洪侠 ， 沈 淑丽 ， 田哲． 天 然气 计量 中存在 的 问题 及 对 策 l_ J ] ． 企业标准化 ， 2 0 0 7 6 4 2 ． [ 3 ]周 淑慧 ， 李广 ， 李伟． 我国城 市燃气市 场发展态 势[ J ] ． 煤气 与热力 ， 2 0 0 8 ， 2 8 8 B 3 2 一 B 3 6 ． [ 4 ]安建川 ， 梁 光川 ． 天然气计量技术现状及趋势[ J ] ． 内蒙古石 油化工 ， 2 0 0 7 ， 3 3 1 4 2 4 5 ． [ 5 ]罗东晓． 联通不 同供气 区域 管网 的双 向计量及 联通 的方法 及 系统 中国， 2 0 1 0 1 0 5 6 8 4 1 5 ． o E P ] ． 2 0 1 0 1 2 0 1 ． [ 6 ]周 健 ， 柴清云 ， 赵 金茹 ． 关于燃 气 民用计 量表管 理 的一些探 讨 l J ] ． 化学工程与装备 ， 2 0 0 8 9 1 6 9 1 7 0 ． 修改 回稿 日期 2 0 1 1 0 6 0 2 编辑何 明