天然气长输管道系统分输站场的设计

[摘 要]天然气在分输站场经过过滤分离、计量和调压流程，向沿线阀站供气，以解决沿线用气需求。这其中天然气分输站场的设计是关键的环节之一，作为长输管道建设核心，具有整个系统复杂、配置设计的方法困难以及投资消耗较大的特点，因此，健全天然气长输管道分输站场的相关功能是设计阶段必须高度重视的问题之一。本文通过某天然气管道工程的分输站场的设计案例，主要从平面布置，流程优化、设备选型等方面着手，对天然气长输管道分输站场设计问题进行了探讨。

[关键词]天然气长输管道系统 分输站场 设计

中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）22-0015-01

1 前言

天然气长输管道系统分输站场的主要功能是分输气量，通过过滤分离、计量、调压，然后供给用户。在天然气长输管道的运行过程中，考虑到管道具有口径大、距离长、以及压力高的特点，故分输站场的必须负担起计量调压、过滤分离、以及阀站供气等在内的多项工作任务，解决天然气长输管道沿线周边运行需求。站场的设计是其中最关键的环节之一。本文即针对天然气长输管道分输站场在设计方面的相关问题展开分析与探讨。

2 天然气长输管道分输站场设计要点

2.1 天然气分输站场平面布置

天然气分输站场属于五级站场，其平面布置必须严格执行《石油天然气工程设计防火规范（GB50183）》的相关规定。在满足规范的前提下，平面布置主要从以下几方面着手：站场内部分为两大部分，即办公区与生产区，这两区域须分开布置，最小安全距离不得小于22.5 m，办公区一般布置在站场的进出口，便于人员紧急情况下疏散，减少人员穿梭于生产区，带来安全隐患。办公区主要为站内的辅助生产厂房（发电机房、水源井泵房、配电室等）、使

用非防爆电气的厂房及值班休息室；生产区主要为站内的工艺设备装置区，它们二者之间有着严格的安全距离，属于防爆区和非防爆区的安全距离。同时要依据线路的整体走向，生产区布置在方便天然气管道进出站场的位置，尽量顺直进出站管道在站内的走向，减少不必要的头。

在生产区布置中，生产区内部分两大部分，即进出站阀组区和过滤分离、计量调压区。进出站阀组区一般布置在人员便于操作的地方，过滤分离器、计量调压区布置在靠近分输方向的区域。设备的布置依据流程顺序及分输走向，依次布置设备，设备之间不仅要满足安装的距离要求，同时要留有足够的检修空间，比如过滤分离器后侧，至少要留出简体长度的距离，以便在以后的检修中抽出内部的滤芯。在办公区布置中，发电机房和配电室一般布置在办公区的一侧，不与其他办公室相邻，尤其与有水的房间不能毗邻。在目前的分输站场设计中，办公室、通信室、阴极保护室等房间，都集中于一栋办公楼中，这样既美观又节省占地。办公区内的其它建（构）筑物，比如水源井泵房、一体化污水处理装置等之间的安全距离，在满足防火规范的前提下，也要满足相关专业的特殊要求。

2.2 天然气分输站场设计流程

天然气分输站场的主要流程有以下四种模式：正常流程：上游来气一过滤分离一计量一调压一输往用户。清管流程：上游来气一发球筒一管道下游。越站流程，即天然气来气不进站，不输往用户，而是直接输往下一分输站。这种流程的实现有两种情况：①分输站出现状况，停止运行，此时关断进站的切断阀，天然气直接输往下一分输站；②接收用户出现问题，不能接收天然气，分输站需要停止运行，此时，长输管道中的天然气直接进入下一分输站。返输流程：即天然气的流向改变，原来的上游改为下游，逆向输送介质。在返输流程模式下，分输站的功能不变。

2.3 天然气分输站场设计中的设备选型

（1）过滤分离器

天然气在长输管道运行过程中，会带有一些杂质和水分，因此在分输站进站后，首先要对天然气进行过滤分离，去除杂质和水分。过滤分离设备有旋风分离器和过滤分离器。旋风分离器和过滤分离器的选用，要看介质的情况而定，介质中杂质比较多，气质不是很干净，就需要将旋风分离器和过滤分离器联合使用：首先用旋风分离器去除直径稍大的固体颗粒及少许水分，再用过滤分离器去除微小颗粒和水分、纤维及悬浮物。经过过滤分离处理的气质，才能适用于后面流程中流量计对气质的要求。介质中杂质比较少，比较干净，可只选用过滤分离器去除杂质，这样比较节省站场占地及工程费用。

（2）计量

分输站的计量是贸易计量 ，在计量精度上要满足贸易交接的要求，量程范围选择要合适，充分考虑投产初期的小流量和今后满负荷运行的大流量的需求。目前常用的天然气计量主要有孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计等。孔板流量计是一种差压式计量设备，结构简单，使用周期长，但量程范围窄，在30%-80%之间且压损较大，不能很好地适应各种流量范围；涡轮流量计量程范围稍宽，在10%-80%之间，压损小，但当气体流量较小时，涡轮流量计存在计量盲区；超声波流量计是通过测超声波信号在管内传输的时间来计算流体的流速，测量精度高，量程范围宽，几乎没有压损。

（3）调压

目前分输站的调压流程方案有五种 ：单台调节阀；单台调压阀+监控调压阀；单台调压阀+安全切断阀；监控调压阀+安全切断阀；调节阀+监控调压阀+安全切断阀。

单台调节阀方案流程简单，操作方便，但需要人员随时调整，安全性差，气量易波动。单台调压阀+监控调压阀方案分级调节和监控，实现对下游压力的监控，安全性较好，但需人员随时调整，两台调压器的压力设定要合理。

单台调压阀+安全切断阀和监控调压阀+安全切断阀这两种方案均采用了安全切断阀设置，安全性较高，能确保下游不超压，但切断阀一旦动作，将切断下游供气，需要对切断阀的设置进行调整和复位。

调节阀+监控调压阀+安全切断阀方案，按照从上游至下游的顺序串联组成安全、监控式调压系统。正常情况下，安全切断阀和监控调压阀处于全开位置，由调节阀对下游压力进行控制。当供气流量超过设定值时，调节阀切换到流量控制状态；当调节阀出现故障不能工作时，监控调压阀开始工作，若监控调压阀也出现故障，安全切断阀切断气源，以保证下游管道和设备的安全。

天然气长输管道的站场进站压力和分输压力往往相差较大，调压前后差压大，由于焦耳一汤姆逊效应使管输天然气温度降至冰点以下，导致管道周围土壤冻结，部分地面出现裂痕，管道出现冰堵、变形等，阀体离开阀座。这都会严重地影响到分输站的正常运行，甚至产生严重的安全事故。在大部分情况下，埋地管道的埋深基本都在当地的冻土层以下，即使管输天然气发生温降，周围土壤发生冻胀现象，管道自身具有较强的受拉能力，管道仍是安全的。但地面管道和埋地与地面相结合部位的管道需谨慎对待，冬天室外温度低，管输天然气发生温降，两方面共同的作用，最微弱的反应就是管道外表面结霜，严重的后果就是导致管道发生冰堵、变形，阀体离开基座破坏法兰连接，产生严重的天然泄漏事故。

3.结语

在天然气长输管道分输站场中，需要进行包括计量调压、过滤分离、以及阀站供气等在内的多项工作内容，这对于天然气长距离输送质量以及输送效率的提高有非常重要的意义。由此来看，有关分输站场设计工作的开展是非常关键的。本文以上分析中研究探讨了天然气长输管道分输站场设计方面的关键问题，望能够促进分输站场设计质量的提高。

参考文献

[1] 袁明鑫.天然气分输站的计量调压设计[J].石油天然气建设，2015，12（17）：128-129.

[2] 彭忍社，杨鲁明，屠明刚等.天然气分输站场带冷凝水管道的防腐[J].油气储运，2014，13（1）：16-19.