天然气门站设计问题以及解决方式

卢大山

天津市政工程设计研究总院有限公司燃气热力分公司 天津 300392

摘要：现阶段，在交通领域不断发展过程中，我国天然气门站实现了长足的发展与进步，天然气门站的建设，在国家经济建设方面发挥着重要的作用和优势，所以天然气门站设计问题的研究，其现实意义突出。本文主要以天然气门站设计作为研究论点，先提出天然气门站设计问题，然后重点对天然气门站设计的解决方式进行论述，主要包括流量计的选择和配置、天然气预热器的设置、工艺参数检测装置的设定方法，旨在不断提高天然气门站的设计水平。

关键词：天然气；门站设计；问题；解决方式

引言:目前，天然气管道分支项目的建设水平明显提升，天然气管道的发展越来越趋向于各个中小型城市。面对城市新通天然气管道这一形势，再加上燃气基础设施建设起步比较晚，且存在规模较小、天然气用户数量有限等约束，所以在天然气管道连接初始阶段，天然气消耗量并不大，而由于当前天然气用户数量的增长趋势突出，也会明显增加天然气消耗量。对此，为了将中小型城市天然气门站的设计水平提升上来，相关人员应对城市天然气门站设计过程进行深入分析，特别对于短期和长期天然气消耗明显差异性这一问题，然后制定出合理的解决方法，以此来确保天然气门站的设计方法得到有效优化、改进。

1. 天然气门站设计问题

1. 流量计和压力调节器的选择和配置较不合理

由于下游市场的长期和短期天然气消费存在明显的差异，所以在城市门站的设计方面，如果在选择流量计的标准方面，侧重于下游市场的长期天然气消费，极容易对压力调节器造成影响。首先，流量计与设计测量精度要求并不相符，在通过流量Q处于Q_min＜Q≤0.2Q_max这一范围内，涡轮流量计的计量精度应在2%以上，但是如果流量Q在0.4Q_max＜Q＜0.8Q_max这一范围时，会明显提高涡轮流量计的测量精度。在通过的流量较低的情况下，很难对超过涡轮流量计的最小启动流速的水平进行准确测量，且测量难度性较高。其次，在对负载间接操作式调节器进行使用阶段，如果选择下游市场的长期用气量，短期的用气量明显在调压器的最大压力以下。如果调节器的阀芯开度在10%以下，基于高温作用的影响，天然气在通过调节器的阀座时，会出现严重的噪音，而且调节阀座的磨损现象也会开始出现，再加上调节阀芯的振动频率较大，无法确保打开的高度稳定性，从而严使调节器隔膜和密封结构的磨损程度愈发严重，甚至会对整体的使用寿命造成严重威胁。

2. 天然气预热单元的位置合理性缺失

针对于城市天然气门站，紧密联系着上游燃气管道中的天然气，因为下游城市燃气管网的运行主要在中等压力下有所体现，而上游压力较高，所以调节器前后存在着明显的压力差。在借助压力调节器，基于汤姆森-焦耳效应，天然气的温度至少会下降约0.4 ℃。并且在调压器前的天然气缺少充分预热这一环节时，会明显降低减压后天然气的温度，加速冷凝和冻结现象的发生，且主要存在于调压器后段管道的外表面，使液态或固态混合物形成在管道内，从而为“冰堵”现象的发生埋下隐患，很难确保调节器运行效率的稳步提升。

与此同时，在天然气预热过程的设计方面，出自于将换热器使用效率提升的角度，可以在单独的处理单元中安装一个换热器，集管也要阻断和独立天然气预热单元和压力调节单元。此外，如果下游天然气体出现了严重的消耗现象，会明显增加管道中的流量，而且会使集管中天然气的干扰程度愈发严重，使集管之间的对流传热系数的增加趋势越来越明显，从而对预热天然气的热交换造成了严重的影响。在这一过程中，因为天然气预热的热水器在升温能力方面具有一定的限制性，完全补偿集管中天然气的热损失不易实现，最终无法确保天然气压力调整前的气体预热温度与设计要求相一致。

3. 过程参数检测装置的设置位置与合理性要求不符

一般来说，在参数传感装置的设计过程中，应将压力和温度传感装置设置在集管的一端，以此来对检测装置的数量进行有效控制，防止设备的成本出现上涨或浪费现象，并达到设备泄漏点减少的需求。但是在集管较长的情况下，集管上每个点的压力和温度有着明显的差异性，一旦参数检测点与天然气操作点距离越远，越容易产生偏差。除此之外，在参数测量过程中，参数检测仪器也很难将实际值真实反映出来，其标准化水平较低。

2. 天然气门站设计的解决方式

（一）流量计的选择和配置

以涡轮流量计为例，结合所选流量计，其流量的最大流量Q_max至少在20%左右。对两个小型流量计的使用范围进行分析，主要为20%Q_1max＜Q＜Q_1max这一情况下，其中，这两者分别具备使用、备用的地位，并且通过的流量Q_1max最低为40%，最高不得超过80%。现阶段，天然气使用者数量的增加趋势凸显，既而会使天然气消耗现象愈发严重。而对两个大型流量计的使用范围进行分析，主要体现在20%Q_2max＜Q＜Q_2max

这一范围内，其角色分别为使用、备用，同时，通过的流量Q2max最低为40%，最高不得超过80%。基于此，如果Q在Q_1max以上，但是低于20%Q_2max，流量控制设备的最佳安装地点，主要集中在流量计的下游，以此来确保下游的最大气体消耗量/h在小量程流量计的范围以下。此外，在下游燃气消耗量增加到Q_1max/h的情况下，大流量计更换明显更为适用，以此来确保与测量的精度要求相一致。

（二）天然气预热器的设置

为了将天然气预热过程的设计水平提升上来，避免天然气在集管内流失大量的预热后热量，所以应紧密连接天然气预热装置与压力调节器，且加强串联方式的使用，其中，切忌对预热过程单元进行独立化安装。同时，要想确保天然气预热单元效率的稳步提升，在天然气预热单元之间，应加强连接管段的构建，为相互备用奠定良好的基础。此外，在串联连接天然气预热装置与压力调节器后，还可以满足天然气预热的有效利用需求，将燃气热水器的燃气消耗程度控制在合理范围内，确保天然气利用效率的稳步提升。

（三）工艺参数检测装置的设定方法

在长度较长的集管两端的仪器检测方面，要想满足准确性要求，应提高对过程参数检测仪器的重视程度，其中，在测量点位置的设计方面，设置在工作支管部分为最佳，并且压力感应设备^【4】，位于温度传感装置的上游是非常合理的，这样做，可以避免温度测量元件插入工作支管部分流体干扰情况的发生，从而切实保护好压力测量的精度性。

3. 结束语

总之，为了促进天然气门站设计工作的顺利进行，必须要根据实际操作条件来合理选择和配置工艺设备。尤其在短期和长期燃气消耗存在明显差异的情况下，应基于分阶段方式，以此来对流量计和压力调节器进行选择、计算。而在天然气预热装置的设定位置方面，应紧密串联压力调节器。

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