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天然气流量检定站直管段优化研究

发表时间：2020/11/24 来源：《基层建设》2020年第22期作者：董浩

[导读] 摘要：目前天然气流量检定站根据检定不同类型及不同规格流量需要，均设置了大量匹配的配套直管段，一般在项目建设期及运行期直管段占用较高成本和较大存放面积。

        西部管道公司乌鲁木齐分站新疆 830011
        摘要：目前天然气流量检定站根据检定不同类型及不同规格流量需要，均设置了大量匹配的配套直管段，一般在项目建设期及运行期直管段占用较高成本和较大存放面积。本文针对乌鲁木齐分站检定台位直管段配置方面做了细致的分析，做出了具有创新性的优化研究设计，得到了很好的效果。
        关键词：流量检定站；直管段；检定台位
        目前，我国已建的大流量计量站有国家石油天然气大流量计量站、成都分站、南京分站等承担全国范围内的天然气流量计的检定、校准和检测工作，主要参与检定用设备有标准表、被检表、压力变送器、温度变送器、在线色谱分析仪、检定系统和直管段。其中被检表是被检定或校准的对象，压力变送器、温度变送器提供计量过程的压力和温度值，直管段是安装在被检表上下游的管段。直管段在检定过程中是必不可少的设备，其配置直接影响到检定准确度。直管段安装在被检表上下游，其内壁应加工达到一定光洁度，并进行化学镀镍处理的管段。安装在检定台位，主要是保证被检表处流场的稳定性。
        1、直管段配置要求
        1.1 影响因素
        由于被检表厂家的不同，其在内径、表长、压力等级、法兰连接方面存在较大差异，要求被检表前后的直管段应配置不同长度、内径、不同压力等级和不同法兰连接的直管段。
        1）、流量计内径
        目前国内使用的天然气同一公称直径流量计主要有2种。见下表1
        表1碳钢法兰直管段规格表

        2）、流量计表长
        国外流量计一般的表长为3D，但丹尼尔流量计随着公称直径的不同表体长度不同。国产的流量计一般表长也是随着公称直径的不同表体长度不同，通常在2.5D-4D之间。
        3）、压力等级
        国外流量计的压力等级有class 900、class600和class300，国产流量计的压力等级有PN12、PN10、PN64、PN63、PN60和PN40。
        4）、法兰连接
        被检表的法兰连接形式有凸面法兰（RF）和环形垫法兰连接（RJ）。
        5）、直管段长度要求
        按照AGA9报告要求，被检表前直管段应设置至少10D的长度，后直管段至少设置5D的长度（D为公称直径）。
        2、国内天然气检定站直管段配置情况
        成都分站、南京分站、广州分站和北京采育检定点的直管段配置前期未考虑压力等级、表长、法兰连接形式，经常因送检贸易交接流量计与其站内直管段不匹配，出现自带直管段或当地加工临时加工的现象。
        3、乌鲁木齐分站检定台位设计
        乌鲁木齐分站检测压力为（4～10）MPa，最大检测工况流量8000m3/h，可达到DN300超声流量计的流量全量程，同时，可覆盖DN400超声流量计流量全量程的60%左右。设8个检定台位，其中7个被检台位的尺寸为3寸、4寸、6寸、8寸、10寸、12寸和16寸，1个高精度台位尺寸为8寸。3寸和4寸的被检台位共用上下游汇管，6寸和8寸的被检台位共用上下游汇管，10寸、12寸和16寸的共用上下游汇管。8寸的高精度台位上游与6寸、8寸的下游汇管相连，下游与次级的上游汇管相连。每路检定台位下游安装一台伸缩节，每路检定台位上游安装一台整流板。乌鲁木齐分站检定台位是按照双表同检设计。
        4、初步设计配置现状
        由于相同尺寸的超声流量计可能有2种口径，被检台位的直管段亦应加工成2种口径。该设计主要存在以下问题：
        1）不能覆盖公司内以及外部的检定贸易交接或辅助监督送检流量计要求；
        2）不能覆盖送检计流量计不同压力等级的情况；
        3）不能覆盖流量计处短接的情况；
        4）直管段的数量不能满足要求。
        5、直管段配置优化思路
        一）直管段
        1、对西北地区参与贸易计量和辅助监督和辅助监督流量计统计
        经统计，西北地区参与贸易计量和辅助监督流量计共57台。其中7台为中核维斯的流量计，50台为ELSTER或丹尼尔的流量计。
        2、每个台位按照上游整流板（整流板活动）至下游伸缩节（伸缩节固定）之间的管段确定为直管段配置范围；
        3、每一个台位直管段按2种内径配置，另增加DN300检定台位检定内径300mm和DN400检定台位检定内径370mm两种国内流量计直管段的配置。
        4、每个台位直管段按单表检定和双表同检配置，此次配置直管段所考虑的双表同检仅限压力等级、内径相同流量计串联检定。
        5、每个台位的直管段、整流板和伸缩节等配套设备配置总长度为46D。
        6、同一组汇管间的检定台位口径不同，将出现直管段配置（46D）长度不一的情况，此类情况按照同一组汇管间的小台位与大台位的长度差建议配为直管段。可在检定工作开展时，作为减少不确定度的措施。
        7、引进转换管，即直管段一段的法兰等级为固定压力等级，如class600，另一端的法兰压力等级与被检表压力等相同。
        二）短接
        由于分站建成后所需检定的流量计表体长度差异超出了伸缩机所控范围，故每个检定台位需要配置相应的短接。
        三）直管段、整流板和伸缩节等配套设备基本框架简图：

        6、结论
        1、国内计量检定站考虑不全，出现自带直管段或当地加工法兰的现象。乌鲁木齐分站新建厂站，且作为检定服务机构，如进行全面不考虑全就会影响检定的效率，客户服务满意度降低。
        2、经优化后，直管段可覆盖西北地区的参与贸易交接或辅助监督的流量计的要求。
        3、由于采用了转化管方案，较双表同检单一压力等级直管段节省了70根不同长度和压力等级的直管段，节省了成本约为40万元.
        4、直管段配置方案适用于我国计量检定站直管段配置，可以作为推广应用的模板，具有很高的推广价值和意义。