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【摘 要】本文探讨天然气分输站设计与燃气调压站设计的设计规模、调压流程、调压器选型及降低投资的途径等问题。
【关键词】 天然气分输站 标准化场站 燃气调压站 设计 调压流程 调压器
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-025-01
一、天然气分输站设计
1.树立场站建设标准化设计的理念
实行场站标准化的主要目的是：根据天然气长输管道行业标准与规范，结合公司近年来在生产运行中积累的成功经验，以场站为单位制定详细的标准，统一现有场站的生产运行体系风格，并对以后新建场站提出建设标准。由于不同分输站的输气量、输气压力、用户特点等各不相同，各场站的工艺流程也有差异，公司从硬件基础设施、软件管理两方面制定相应标准。其中，硬件基础设施主要涉及场站总体布局的相对统一性，建筑物外观风格的一致性，设备、管道涂色的规范性，设备选型的互补性。通过标准化的实施，不仅场站的总体布局、建筑风格趋于一致，而且各站工艺流程、设备选型、各项管理制度也更趋协调一致，更重要的是对新建场站提出了设计标准。
2.提高输气能力与扩充新用户的可发展性
汇管预留口。汇管的主要作用是汇集和分配天然气，通常为满足下游用户的发展需求，新增的供气计量支路需从汇上开口接出。但汇管属压力容器，新开孔，不仅会降低其承载能力，而且还因为开孔造成结构不连续，在开孔边会产生应力集中。
自控系统的冗余。场站电缆通常采用直埋敷设方式，但当进行扩建或增设新的计量支路时，就会造成控制室至工艺区之间地坪的大面积开挖。同时，在施工过程中也容易造成原有电缆损伤。如果考虑其冗余性，在现场增加防爆分线箱，从值班室到现场分线箱之间敷设多芯电缆（包括电源和信号），则在系统扩容时可节约大量投资，并避免大面积地坪开挖。此外，远程测控终端（ RTU）系统的槽架、接线端子、电源等也应考虑足够的冗余。
3.保证计量系统的准确性和公正性
首先，计量支路的温度变送器及其传感器部位应避免阳光直射金属的热传导性及蓄热性非常大，尤其是夏季阳光直射时，金属表面温度远远高于环境温度。根据测试和统计结果，气量越小，温度变送器所测温度偏离实际气体温度越大，一般都在5～10℃左右（最大可达到 20～30℃），这样将造成计量偏低2%左右，使供气方承受一定的计量损失。为了解决这一问题，建议在设计时考虑为参与贸易结算的温度变送器及其传感器部位采取遮阳措施。
第二，RTU设计及选型时应充分考虑其时钟的准确性
因为系统时钟直接参与贸易计量结算，时钟的失准会造成瞬时流量计算特别是累积流量计算的失准。如果是自动结算系统，每天上午8点自动停止上个工作日的累积，开始下个工作日的累积。若系统时钟每日偏快10秒钟，那么60天后的结气时间就会提前到上午7点，势必造成上下游之间的矛盾。这是因为有自动结算系统才显现出系统时钟误差，在许多RTU系统及流量积算仪中都存在这个问题，只是因为人工抄数而未显现而已。所以，在RTU系统及流量积算仪的设计、招标及选型时，系统时钟的精度问题不容忽视。
4.关键部位采取双阀密封的必要性
防止倒输 （压气站）。场站气流倒输易产生在加压站阀前阀后压差较大的阀门处。富县压气站是为提高靖西一线输气能力，满足冬季高峰供气而建设的。通过对压缩机组工艺气计量系统的排查，基本排除了计量系统存在问题的可能，进而将焦点锁定在工艺管线内漏的检查与分析。
排污漏失。排污单阀已不能满足日常尤其是冬季高峰期的工艺操作要求。排污外阀采用硬密封带软密封结构的节流截止阀，避免了介质对密封面的直接冲刷，减小了脏污介质对密封性能的影响。
5.充分考虑检修的安全性和方便性
设置越站旁通的主要作用是站内检修或事故工况下不中断向下游的供气。分输站应设置两种越站管线：主干线的越站和下游用户的越站。主干线的越站管线上应选择关闭性较严的球阀，控制或切断输气干线的天然气流。下游用户的越站管线上应加装双阀，分别起关断和调节作用，通过调整起调节作用的阀门开度，尽可能满足下游的供气压力、流量要求，并且便于增设新增用户的旁通。清洗排污坑。收球筒、汇管快开盲板前应设清洗排污坑，将清洗污水汇入排污池内。进出站温度计设置盲管为直观反映输气干线进站温度，进站温度计多安装在进站球阀前，基本采用双金属、玻璃两种型式。
6.输气量的可调节性与可分配性
为解决实际供气中现场操作、流量控制、计量损失等问题，并结合规范具有配气功能分输站的分输气体管线宜设置气体的限量、限压设施的规定，在流量计与调压阀之间加设了流量调节阀。实施这一改造的主要优点体现在：依据流量调节阀开度与供气流量的对应关系，直接控制其开度，实现流量控制，现场操作较调压阀方便、快捷。克服了冬季高峰期气量紧张时因主干线压力低于设计值，难以实现流量控制的问题，并减少了计量损失。在进行支路切换时，通过后开先关流量阀将气流冲击集中在该阀，使造价更高的前后球阀与调压阀得以保护。
二、燃气调压站设计
调压站设计规模不仅决定了本身的投资，也对输配系统的投资产生较大影响， 因而调压站的设计工作必须给予高度重视。下面主要从燃气调压站的设计规模、调压流程、调压器选择及降低投资的途径等几方面进行探讨。
1.设计规模的确定
要确定燃气调压站的设计规模，必须首先了解和确定以下三方面情况：一是 下游近期和远期的用气负荷；二是上游和下游近期和远期管网的设计压力及运行压力；三是上游和下游管网建设情况。
（1） 用气负荷。用气负荷是确定调压站设计规模的基本参数。如果调压站的下游管网自成体系， 应合理划分调压站的供气区域。如果调压站的下游管网是环网中的一部分， 则应合理分配调压站的供气量。 （2） 设计压力及运行压力。设计压力及运行压力是确定调压站设计规模的必要参数。设计压力应与输配系统保持一致， 运行压力则可以根据用气负荷发展和管网工况定期做相应调整。对于某个确定的调压站， 在不同的上下游管网运行压力下， 可以得到调压站不同的输出能力。当调压站出口压力不变时， 其入口压力的增加必然引起调压站输出能力的提高；当调压站入口、出口壓力同时发生变化时， 就应当慎重考虑调压站输出能力的变化情况。一般情况下， 管网的建设是具有超前性的。随着用户的发展， 可能提高各级管网的运行压力， 其具体的参数则取决于管网水力计算的结果。在对旧管道进行改造的同时， 新建管道和设施也必须充分考虑到现实的情况。
（3） 管网建设情况。管网建设情况是确定调压站设计规模的制约条件。一个全新的燃气输配系统， 可以解决好调压站与管网之间的协调问题。但是， 在既有的管网中， 随着用气负荷的增加增建调压站时， 应特别注意现状管网的管径和运行压力等实际情况对新建调压站设计规模的制约问题。只有综合考虑各方面因素的影响， 才能准确、合理地确定调压站设计规模。
2.调压流程的选择
在具体的调压站调压流程设计中， 有多种方案。方案的的选择要考虑到调压流程结构要简单， 节省占地和投资，对用户不会造成安全隐患。运行人员必须随时了解调压器工作情况，一旦发现切断装置动作，必须尽快查明原因，检修故障， 使切断装置复位。监控系统正常或运行人员巡检到位，做到处理问题及时。
为了保证管网供气的可靠性， 一般采取调压站出口管道联网运行的方式。但是， 联网运行只能在非用气高峰对下游用户提供一定程度的供气保障， 在用气高峰， 除非每座调压站都存在足够的富裕能力，否则，一旦某座调压站出现故障， 就会对下游用户造成一定的影响。
3.调压器的选型
在调压站的设计规模和调压流程方案确定后， 应根据需要确定调压流程个数和每道流程调压器的规格。根据需要确定调压流程个数是指满足用户分期发展的需要、工程分期建设的需要和气量调度的需要。如果无分期要求， 则应该主要从运行方便、供气可靠、经济合理的角度去考虑流程多少和设备规格的大小。
在进行调压器选型时， 用于选型的基础数据不合理， 也造成了较大的偏差。下面对调压器选择过程中的一些问题进行分析。
（1） 近、远期压力和用气负荷的影响。一般调压站的设计规模是按照中、远期的用气需求确定的，而调压站的进出口压力设计值（即上下游管网的运行压力） 是一个范围。为了保证调压站设计的合理性， 在选择调压器时往往采用各调压流程的流量、最低的上游压力、最高的下游压力来计算调压器的口径。入口压力不变时， 无论调压器出口压力如何变化，选型计算时该调压器的最大输出能力几乎是不发生变化的。这种情况下， 如果要增加调压站的输出能力， 要么增加调压流程的个数， 要么提高调压站的入口压力。
（2） 调压流程方案的影响。在进行调压器选择计算时， 单台调压器的通过能力与两台调压器串联连接的工作监控式调压器的通过能力是不同的。一般情况下， 工作监控式调压器的通过能力是单台调压器通过能力的75% 左右。如果在调压器选型中，只注意了流量，而忽略了调压流程方案，可能会选出错误的结果。
（3） 降低噪声的影响。在以往的设计中， 已经注意到了调压站内的环境噪声问题，对于民用区域调压站，主要应考虑白天设备噪声对周围的影响，夜晚随着用气量的下降， 设备噪声减弱。降低噪声应从设备本体或出口管路上解决。如果从设备本体上解决， 或者从设备出口管路上采取降噪措施，可能会对调压器的流通能力产生影响。如果要达到厂界噪声要求，那么，调压器通过能力的损失可能会高于15%。
（4） 结构型式的影响。由于调压器结构型式的不同，同一口径、不同厂家的调压器，其流通能力差别较大。在满足工艺和技术要求的前提下， 进行设备招标时， 应给予投标商足够的余地和灵活性， 避免将所有的设计条件定死。
4.降低投资的途径
要降低调压站的投资，除了采取工程招投标方式，在设计阶段还应该从以下几方面着手：一是合理确定调压站的设计规模；二是合理确定调压流程数量；三是合理确定设备选型参数。
（1） 设计规模。在实际工作中，由于各方面原因，需要从宏观上对调压站的设计规模给予修正。然而，如果这种修正与实际偏差太远，将造成浪费。应对每座调压站下游的用气负荷进行详细的调查分析， 并结合调压站进出口管道的管径现状， 按其所能达到的运行压力， 对每座调压站的设计规模进行核定和调整。
（2） 调压流程数量。根据对多年来调压站的投资组成的分析，如果在保证工艺和技术要求的前提下， 设法降低阀门的投资， 将会对降低整个调压站的投资起到积极的作用。招标是一个很重要的途径， 除此之外， 还可以通过减少阀门的数量、减小阀门的公称口径来达到目的。
（3） 设备选型参数。合理确定设备选型参数可减小设备的规格， 从而降低调压站的投资。
参考文献：
[1]王美玲.燃气调压站的选址和调压器的选型配置[J] .煤气与热力.2002.（4）
[2]李建勋＼李永威＼沈余生.提高燃气工程设计质量确保安全可靠供气[J].城市燃气.2002 （4）
【关键词】 天然气分输站 标准化场站 燃气调压站 设计 调压流程 调压器
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-025-01
一、天然气分输站设计
1.树立场站建设标准化设计的理念
实行场站标准化的主要目的是：根据天然气长输管道行业标准与规范，结合公司近年来在生产运行中积累的成功经验，以场站为单位制定详细的标准，统一现有场站的生产运行体系风格，并对以后新建场站提出建设标准。由于不同分输站的输气量、输气压力、用户特点等各不相同，各场站的工艺流程也有差异，公司从硬件基础设施、软件管理两方面制定相应标准。其中，硬件基础设施主要涉及场站总体布局的相对统一性，建筑物外观风格的一致性，设备、管道涂色的规范性，设备选型的互补性。通过标准化的实施，不仅场站的总体布局、建筑风格趋于一致，而且各站工艺流程、设备选型、各项管理制度也更趋协调一致，更重要的是对新建场站提出了设计标准。
2.提高输气能力与扩充新用户的可发展性
汇管预留口。汇管的主要作用是汇集和分配天然气，通常为满足下游用户的发展需求，新增的供气计量支路需从汇上开口接出。但汇管属压力容器，新开孔，不仅会降低其承载能力，而且还因为开孔造成结构不连续，在开孔边会产生应力集中。
自控系统的冗余。场站电缆通常采用直埋敷设方式，但当进行扩建或增设新的计量支路时，就会造成控制室至工艺区之间地坪的大面积开挖。同时，在施工过程中也容易造成原有电缆损伤。如果考虑其冗余性，在现场增加防爆分线箱，从值班室到现场分线箱之间敷设多芯电缆（包括电源和信号），则在系统扩容时可节约大量投资，并避免大面积地坪开挖。此外，远程测控终端（ RTU）系统的槽架、接线端子、电源等也应考虑足够的冗余。
3.保证计量系统的准确性和公正性
首先，计量支路的温度变送器及其传感器部位应避免阳光直射金属的热传导性及蓄热性非常大，尤其是夏季阳光直射时，金属表面温度远远高于环境温度。根据测试和统计结果，气量越小，温度变送器所测温度偏离实际气体温度越大，一般都在5～10℃左右（最大可达到 20～30℃），这样将造成计量偏低2%左右，使供气方承受一定的计量损失。为了解决这一问题，建议在设计时考虑为参与贸易结算的温度变送器及其传感器部位采取遮阳措施。
第二，RTU设计及选型时应充分考虑其时钟的准确性
因为系统时钟直接参与贸易计量结算，时钟的失准会造成瞬时流量计算特别是累积流量计算的失准。如果是自动结算系统，每天上午8点自动停止上个工作日的累积，开始下个工作日的累积。若系统时钟每日偏快10秒钟，那么60天后的结气时间就会提前到上午7点，势必造成上下游之间的矛盾。这是因为有自动结算系统才显现出系统时钟误差，在许多RTU系统及流量积算仪中都存在这个问题，只是因为人工抄数而未显现而已。所以，在RTU系统及流量积算仪的设计、招标及选型时，系统时钟的精度问题不容忽视。
4.关键部位采取双阀密封的必要性
防止倒输 （压气站）。场站气流倒输易产生在加压站阀前阀后压差较大的阀门处。富县压气站是为提高靖西一线输气能力，满足冬季高峰供气而建设的。通过对压缩机组工艺气计量系统的排查，基本排除了计量系统存在问题的可能，进而将焦点锁定在工艺管线内漏的检查与分析。
排污漏失。排污单阀已不能满足日常尤其是冬季高峰期的工艺操作要求。排污外阀采用硬密封带软密封结构的节流截止阀，避免了介质对密封面的直接冲刷，减小了脏污介质对密封性能的影响。
5.充分考虑检修的安全性和方便性
设置越站旁通的主要作用是站内检修或事故工况下不中断向下游的供气。分输站应设置两种越站管线：主干线的越站和下游用户的越站。主干线的越站管线上应选择关闭性较严的球阀，控制或切断输气干线的天然气流。下游用户的越站管线上应加装双阀，分别起关断和调节作用，通过调整起调节作用的阀门开度，尽可能满足下游的供气压力、流量要求，并且便于增设新增用户的旁通。清洗排污坑。收球筒、汇管快开盲板前应设清洗排污坑，将清洗污水汇入排污池内。进出站温度计设置盲管为直观反映输气干线进站温度，进站温度计多安装在进站球阀前，基本采用双金属、玻璃两种型式。
6.输气量的可调节性与可分配性
为解决实际供气中现场操作、流量控制、计量损失等问题，并结合规范具有配气功能分输站的分输气体管线宜设置气体的限量、限压设施的规定，在流量计与调压阀之间加设了流量调节阀。实施这一改造的主要优点体现在：依据流量调节阀开度与供气流量的对应关系，直接控制其开度，实现流量控制，现场操作较调压阀方便、快捷。克服了冬季高峰期气量紧张时因主干线压力低于设计值，难以实现流量控制的问题，并减少了计量损失。在进行支路切换时，通过后开先关流量阀将气流冲击集中在该阀，使造价更高的前后球阀与调压阀得以保护。
二、燃气调压站设计
调压站设计规模不仅决定了本身的投资，也对输配系统的投资产生较大影响， 因而调压站的设计工作必须给予高度重视。下面主要从燃气调压站的设计规模、调压流程、调压器选择及降低投资的途径等几方面进行探讨。
1.设计规模的确定
要确定燃气调压站的设计规模，必须首先了解和确定以下三方面情况：一是 下游近期和远期的用气负荷；二是上游和下游近期和远期管网的设计压力及运行压力；三是上游和下游管网建设情况。
（1） 用气负荷。用气负荷是确定调压站设计规模的基本参数。如果调压站的下游管网自成体系， 应合理划分调压站的供气区域。如果调压站的下游管网是环网中的一部分， 则应合理分配调压站的供气量。 （2） 设计压力及运行压力。设计压力及运行压力是确定调压站设计规模的必要参数。设计压力应与输配系统保持一致， 运行压力则可以根据用气负荷发展和管网工况定期做相应调整。对于某个确定的调压站， 在不同的上下游管网运行压力下， 可以得到调压站不同的输出能力。当调压站出口压力不变时， 其入口压力的增加必然引起调压站输出能力的提高；当调压站入口、出口壓力同时发生变化时， 就应当慎重考虑调压站输出能力的变化情况。一般情况下， 管网的建设是具有超前性的。随着用户的发展， 可能提高各级管网的运行压力， 其具体的参数则取决于管网水力计算的结果。在对旧管道进行改造的同时， 新建管道和设施也必须充分考虑到现实的情况。
（3） 管网建设情况。管网建设情况是确定调压站设计规模的制约条件。一个全新的燃气输配系统， 可以解决好调压站与管网之间的协调问题。但是， 在既有的管网中， 随着用气负荷的增加增建调压站时， 应特别注意现状管网的管径和运行压力等实际情况对新建调压站设计规模的制约问题。只有综合考虑各方面因素的影响， 才能准确、合理地确定调压站设计规模。
2.调压流程的选择
在具体的调压站调压流程设计中， 有多种方案。方案的的选择要考虑到调压流程结构要简单， 节省占地和投资，对用户不会造成安全隐患。运行人员必须随时了解调压器工作情况，一旦发现切断装置动作，必须尽快查明原因，检修故障， 使切断装置复位。监控系统正常或运行人员巡检到位，做到处理问题及时。
为了保证管网供气的可靠性， 一般采取调压站出口管道联网运行的方式。但是， 联网运行只能在非用气高峰对下游用户提供一定程度的供气保障， 在用气高峰， 除非每座调压站都存在足够的富裕能力，否则，一旦某座调压站出现故障， 就会对下游用户造成一定的影响。
3.调压器的选型
在调压站的设计规模和调压流程方案确定后， 应根据需要确定调压流程个数和每道流程调压器的规格。根据需要确定调压流程个数是指满足用户分期发展的需要、工程分期建设的需要和气量调度的需要。如果无分期要求， 则应该主要从运行方便、供气可靠、经济合理的角度去考虑流程多少和设备规格的大小。
在进行调压器选型时， 用于选型的基础数据不合理， 也造成了较大的偏差。下面对调压器选择过程中的一些问题进行分析。
（1） 近、远期压力和用气负荷的影响。一般调压站的设计规模是按照中、远期的用气需求确定的，而调压站的进出口压力设计值（即上下游管网的运行压力） 是一个范围。为了保证调压站设计的合理性， 在选择调压器时往往采用各调压流程的流量、最低的上游压力、最高的下游压力来计算调压器的口径。入口压力不变时， 无论调压器出口压力如何变化，选型计算时该调压器的最大输出能力几乎是不发生变化的。这种情况下， 如果要增加调压站的输出能力， 要么增加调压流程的个数， 要么提高调压站的入口压力。
（2） 调压流程方案的影响。在进行调压器选择计算时， 单台调压器的通过能力与两台调压器串联连接的工作监控式调压器的通过能力是不同的。一般情况下， 工作监控式调压器的通过能力是单台调压器通过能力的75% 左右。如果在调压器选型中，只注意了流量，而忽略了调压流程方案，可能会选出错误的结果。
（3） 降低噪声的影响。在以往的设计中， 已经注意到了调压站内的环境噪声问题，对于民用区域调压站，主要应考虑白天设备噪声对周围的影响，夜晚随着用气量的下降， 设备噪声减弱。降低噪声应从设备本体或出口管路上解决。如果从设备本体上解决， 或者从设备出口管路上采取降噪措施，可能会对调压器的流通能力产生影响。如果要达到厂界噪声要求，那么，调压器通过能力的损失可能会高于15%。
（4） 结构型式的影响。由于调压器结构型式的不同，同一口径、不同厂家的调压器，其流通能力差别较大。在满足工艺和技术要求的前提下， 进行设备招标时， 应给予投标商足够的余地和灵活性， 避免将所有的设计条件定死。
4.降低投资的途径
要降低调压站的投资，除了采取工程招投标方式，在设计阶段还应该从以下几方面着手：一是合理确定调压站的设计规模；二是合理确定调压流程数量；三是合理确定设备选型参数。
（1） 设计规模。在实际工作中，由于各方面原因，需要从宏观上对调压站的设计规模给予修正。然而，如果这种修正与实际偏差太远，将造成浪费。应对每座调压站下游的用气负荷进行详细的调查分析， 并结合调压站进出口管道的管径现状， 按其所能达到的运行压力， 对每座调压站的设计规模进行核定和调整。
（2） 调压流程数量。根据对多年来调压站的投资组成的分析，如果在保证工艺和技术要求的前提下， 设法降低阀门的投资， 将会对降低整个调压站的投资起到积极的作用。招标是一个很重要的途径， 除此之外， 还可以通过减少阀门的数量、减小阀门的公称口径来达到目的。
（3） 设备选型参数。合理确定设备选型参数可减小设备的规格， 从而降低调压站的投资。
参考文献：
[1]王美玲.燃气调压站的选址和调压器的选型配置[J] .煤气与热力.2002.（4）
[2]李建勋＼李永威＼沈余生.提高燃气工程设计质量确保安全可靠供气[J].城市燃气.2002 （4）