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典型城市天然气门站主要设备设计选型上海燃气工程设计研究有限公司孙永康摘要：着重介绍了在城市天然气门站设计中过滤、计量、调压等主要设备的 典型城市天然气门站主要设备设计选型 上海燃气工程设计研究有限公司 孙永康 摘要：着重介绍了在城市天然气门站设计中过滤、计量、调压等主要设备的选型、指出选型中的关键要点； 同时根据多年实践经验总结提出相应的选型原则。 关键词：天然气 调压模块 计量模块 过滤模块 设备选型 0 概述 论城市门站的三大核心模块：前处理模块、调压模 块、计量模块。其中，调压模块和计量模块是门站 关键设备，保证下游管网的运行安全及与贸易交接 气量对比参照的准确性，前处理模块是保证调压及 计量设施安全运行的前提。 城市天然气门站主要工艺流程为：来自上游高 压天然气在门站内经前处理(过滤、加热)、调压、 计量、加臭、分输进入城市天然气高压管网(有些门 站还配置有清管检管装置)，详见图 1。本文主要讨 其中：PI—压力表 PT—压力变送器 TI—温度计 TT—温度变送器 PdT—压差变送器 PdI—压差表 图 1 典型城市门站工艺流程 FT—流量传感器 1 调压模块 流式调压器的流量可以远大于非轴流式的流量，口 径、路数可相对减少，使用轴流式调压器的总投资 可相对降低，因此在大型门站及长输管线大型分输 站通常采用轴流式调压器。以下主要分析调压器选 型。 天然气门站中的调压器一般采用“调压火车” 的形式设置，即单路由“切断阀+监控调压器+工作 调压器”的形式。根据门站规模大小可以设置多路， 目前城市天然气门站主要采用自力式调压器 中的轴流式调压器，中小型城市天然气门站规模较 小，主要采用传统的非轴流式调压器。当门站设计 规模大，要考虑非轴流式调压器的流量(流通能力) 限制和路数增多、以及运行的噪音等因素，需和轴 流式调压器进行技术经济方案分析。一般情况，当 门站设计流量达到 40 万 m3/h 规模以上时，由于轴 能够做到并联监控及自动启闭多路“调压火车”。 上海煤气 2014 年第 3 期〈〈 7 HYPERLINK / 调压火车的运行模式为，正常情况下工作调压器工作，监控调压器全开，事故时工作调压器全开，监 控调压器进入工作状态，监控调压器事故时因下游 超压，切断阀关闭，并自动启动下一路调压火车。 切断阀一旦动作，需人工复位。的良好工作性能，避免磨蚀、限制噪声，需校核调压阀出口法兰处的流速，确保流速低于 50 m/s，调 HYPERLINK / 调压火车的运行模式为，正常情况下工作调压器工 作，监控调压器全开，事故时工作调压器全开，监 控调压器进入工作状态，监控调压器事故时因下游 超压，切断阀关闭，并自动启动下一路调压火车。 切断阀一旦动作，需人工复位。 的良好工作性能，避免磨蚀、限制噪声，需校核调 压阀出口法兰处的流速，确保流速低于 50 m/s，调 压器出口法兰处的流速计算公式如下： ? 364 .89 ? Q ? 1 ??0 .02 p (3) V DN 2 1 ? 10 p 式中：V——气体流速，m/s； Q——气体流量，m3/h； DN——调压器公称直径，mm； p——出口表压，MPa。 1.1 选型计算 城市门站天然气调压器形式选用自力式间接 作用调压器时，其基本选型计算过程如下，根据调 压前后压力及单路流量计算调压阀的流量系数 值，然后根据 Cg 值进行口径选取。 压临界工况(p1＜2p2)时： Cg 1.2 调压器选型关键点 (1)调压器的调压精度、关闭精度需明确。一般 取 1%及 5%。 (2)调压器的泄漏等级需明确，即关闭性能。 (3)明确调压器噪音控制措施，调压器噪声不应 大于 75dBA(以调压器为中心，半径 1 m 范围内)。 (4)间接作用自力式调压器的指挥器应设精细 过滤器。 (1) Cg ? Q /(4.982? p1 ? sin(106.78? 超临界工况(p1≥2p2)时： C g ? Q /( 4.982 ? p1 ) 1 ? p2 / p1 )) (2) 式中：p1、p2——调压器前后压力，MPa； Q——气体流量(取下游管网高峰小时流量 的 1.2 倍)，m3/h。 根据调压阀流量系数 Cg 值进行选取，见表 1： 表 1 某品牌调压阀的流量系数 2 过滤模块 为了保证门站调压器及流量计的正常运行，需 对来气进行前处理，城市天然气门站一般要求过滤 器对 5 μm 的粉尘过滤精度达到 99%。在高压天然 气站场中选用的过滤设备常用的有 3 种：旋风分离 器、过滤分离器、过滤器，结构示意见图 3~5。 初选调压阀口径后，根据选定产品的流量系数 及开度函数关系(见图 2)，确定调压器的正常开度， 确保调压阀各种运行工况下开度在 20%~80%