謝 深

（上海天然氣管網(wǎng)有限公司，上海 201204）

1 概況

五號(hào)溝LNG 接收站設(shè)計(jì)的外輸能力為0-310000 Nm3/h。相關(guān)外輸系統(tǒng)的設(shè)備有6套浸沒(méi)燃燒汽化器、6套BOG 蒸發(fā)氣壓縮機(jī)及總能力為0～310000 Nm3/h 的貿(mào)易用計(jì)量撬。

表1 外輸設(shè)備

2 計(jì)量撬系統(tǒng)

2.1 計(jì)量撬的規(guī)格

LNG 站的計(jì)量撬共有6路計(jì)量管路，每一路的設(shè)計(jì)流量為0-70000 Nm3/H，5用1備最多可開(kāi)啟5路計(jì)量管路。同時(shí)每個(gè)計(jì)量管路會(huì)根據(jù)設(shè)定的流量自動(dòng)開(kāi)啟，當(dāng)計(jì)量管路的實(shí)際流量值超過(guò)設(shè)計(jì)的流量90%，程序會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟下路計(jì)量管路，在檢修維護(hù)時(shí)操作員亦可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況手動(dòng)開(kāi)?，F(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管路。

每個(gè)計(jì)量管包括一臺(tái)有一套超聲波流量計(jì)、壓力變送器和溫度變送器的流量計(jì)算機(jī)。而在計(jì)量總管的前端配置了一套在線色譜用于實(shí)時(shí)采樣分析（圖1）。

2.2 超聲波流量計(jì)

五號(hào)溝LNG 站的計(jì)量撬的6路流量計(jì)，每一路管徑尺寸DN300，每路最大流量70000 Nm3/h（圖2）。

2.2.1 元件類(lèi)型

（1）天然氣超聲波流量計(jì)-雙聲道。

圖1 計(jì)量撬概況圖

（2）每個(gè)超聲波流量計(jì)配一個(gè)熱電偶套管（為測(cè)量溫度）和1個(gè)取壓接管。

（3）取壓接管位于流量計(jì)表體的上游一側(cè)。

（4）用作測(cè)量流量補(bǔ)償信號(hào)熱電偶套管安裝在超聲波流量計(jì)表體上（下游一側(cè)）

2.2.2 流量計(jì)規(guī)格

（1）原理

多通道（總計(jì)4通道），穿越時(shí)間（高頻聲脈沖）測(cè)量方法。

（2）爆炸和外殼：—至少為Exd ⅡBT4；—至少I(mǎi)P65。

（3）精度：測(cè)定變量的+/-0.15%。

（4）可重復(fù)性：測(cè)定變量的+/-0.2%。

信號(hào)處理單元可以準(zhǔn)確、穩(wěn)定和可靠的轉(zhuǎn)換流量到標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)（4～20 mA），高頻脈沖或數(shù)字信號(hào)（RS-485）。

壓力計(jì)和變送器具備測(cè)試/排水閥與工藝管道絕緣。閥門(mén)材料為316不銹鋼。使用316不銹鋼做的有雙金屬包頭擠壓成型端的儀表管材和配置。

計(jì)量系統(tǒng)具備在線校準(zhǔn)功能。

圖2 超聲波流量計(jì)

2.3 上位機(jī)

2.3.1 主機(jī)

主機(jī)采用冗余配置、并配備一臺(tái)報(bào)告打印機(jī)及一臺(tái)報(bào)警打印機(jī)。HMI 計(jì)算機(jī)應(yīng)有圖形、報(bào)告生成、趨勢(shì)等。還包括有日志、歷史趨勢(shì)、存儲(chǔ)一個(gè)月的流量計(jì)算機(jī)和氣相色譜儀數(shù)據(jù)。用于主機(jī)PLC 的電源、控制器、I/O 和通訊均應(yīng)雙重化配置。

2.3.2 主機(jī)的功能

（1）在基本的流量計(jì)算機(jī)中設(shè)立參數(shù)。

（2）讀入和輸出這些參數(shù)以及每個(gè)計(jì)量管計(jì)量值和合計(jì)值。

（3）對(duì)整個(gè)天然氣計(jì)量站進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警，備份計(jì)量參數(shù)合計(jì)量信號(hào)。

（4）根據(jù)天然氣流量控制氣動(dòng)閥開(kāi)啟和關(guān)閉。

（5）選擇流量變送器執(zhí)行最高精度的天然氣流量計(jì)量。

（6）與DCS 數(shù)據(jù)通訊。

（7）天然氣計(jì)量站氣相色譜儀的監(jiān)控。

2.4 流量計(jì)算機(jī)

流量計(jì)算機(jī)功能：從每條計(jì)量線上搜集數(shù)據(jù)；從氣相色譜儀接收氣體成分；計(jì)算瞬時(shí)量和能流率；按照規(guī)程或合同儲(chǔ)存間斷的或持續(xù)一段時(shí)間內(nèi)所有的相關(guān)數(shù)據(jù)到注冊(cè)單元。

（1）流量計(jì)算機(jī)連接相關(guān)變送器（一個(gè)壓力變送器一個(gè)溫度變送器）計(jì)算天然氣流速和積累流動(dòng)數(shù)量。

（2）流量計(jì)算機(jī)是一個(gè)基于微型處理器的智能計(jì)算單元，最小RAM 不應(yīng)大于8 M。每個(gè)獨(dú)立的流量計(jì)算機(jī)都具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的要求。

（3）數(shù)據(jù)自動(dòng)整理成文件的耗時(shí)小于5min。流量計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)過(guò)去30天內(nèi)以下數(shù)據(jù)：日流量、溫度、壓力、事件日志及警報(bào)日志。

（4）流量計(jì)算機(jī)可以顯示在線流量和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的累計(jì)流量（101.325 kPa，20℃）或能量流率。還可以顯示日流量、前一天和前一小時(shí)的累計(jì)流量。同時(shí)，所有有關(guān)流量計(jì)量的數(shù)據(jù)如壓力、溫度、氣體成分、密度、BTU、事件日志、報(bào)警日志和整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的現(xiàn)狀應(yīng)在流量計(jì)算機(jī)上顯示。

（5）流量計(jì)算機(jī)應(yīng)有自診功能。診斷結(jié)果傳送到上位機(jī)。圖3為流量計(jì)算機(jī)外觀圖。

圖3 流量計(jì)算機(jī)

2.5 氣相色譜儀及現(xiàn)場(chǎng)取樣

天然氣計(jì)量站將包括一個(gè)有取樣控制單元的在線氣相色譜儀。它具有天然氣分析、硫分析（以完整硫磺的形式）、H2S、BTU 計(jì)算，為計(jì)量計(jì)算程序分析天然氣成分。

天然氣取樣應(yīng)從計(jì)量站出口管線處通過(guò)取樣針抽取。天然氣取樣系統(tǒng)包括一個(gè)取樣針、兩套有一個(gè)隔離閥、金屬過(guò)濾器、首次減壓閥、一個(gè)安全閥和一個(gè)壓力計(jì)等的取樣控制系統(tǒng)。

取樣系統(tǒng)探針深度可能為管道直徑的1/3或1/2。

為防止冷凝液體污染樣氣，取樣管安裝了加熱系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)的溫度必須超過(guò)冷凝露點(diǎn)10℃以上。

本站的在線色譜儀型號(hào)為Elster Encal 3000。

基本參數(shù)如下：

（1）重復(fù)性＜0.01%。

（2）不確定度＜0.1%。

（3）可最多同時(shí)分析5路。

（4）EX-D 防爆要求。

2.6 其他

計(jì)量撬的其他還包括：

（1）現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)閥門(mén)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表。

（3）現(xiàn)場(chǎng)溫度儀表。

（4）流量計(jì)前過(guò)濾器。

（5）系統(tǒng)控制柜（包括打印機(jī)及各類(lèi)通訊設(shè)施）。

3 計(jì)量撬的維護(hù)

計(jì)量撬作為重要的貿(mào)易計(jì)量設(shè)備，其完好性和可靠性對(duì)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)有著重要的意義，為了保證設(shè)施完好可靠需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行計(jì)劃性的維護(hù)和檢修。本節(jié)以上海五號(hào)溝LNG接收站為例并予以介紹。

3.1 超聲波流量計(jì)

站內(nèi)的超聲波流量計(jì)規(guī)定為每?jī)赡曜饕淮瓮馑托?zhǔn)工作，并且與流量計(jì)供貨方簽訂維護(hù)協(xié)議每一季度進(jìn)行一次廠家檢查維護(hù)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)一次表和變送器

編制規(guī)定每半年對(duì)壓力表進(jìn)行一次檢定工作，現(xiàn)場(chǎng)變送器每年校準(zhǔn)一次。

3.3 氣相色譜儀

每季度由生產(chǎn)廠家進(jìn)行一次在線檢查維護(hù)，每天兩次色譜在線自動(dòng)標(biāo)定，每年作一次在線校準(zhǔn)。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)閥門(mén)

每三年對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的控制閥門(mén)做一次全面性維護(hù)檢修檢修，完成檢修后需進(jìn)行在線耐壓試驗(yàn)。而現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)閥則根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況評(píng)估后再作檢修。

4 總結(jié)

本文以五號(hào)溝LNG 接收站為例介紹了一般LNG 接收站計(jì)量撬的構(gòu)成和控制原則，另外根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)制訂了相應(yīng)維護(hù)管理規(guī)定并予以實(shí)施，通過(guò)計(jì)劃性的維護(hù)及計(jì)量校準(zhǔn)工作，保證了設(shè)施的完好和可靠，系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)站內(nèi)的外輸產(chǎn)銷(xiāo)差始終控制在0.4%以下，達(dá)到貿(mào)易結(jié)算需求。