输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置 |
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| 申请号 | CN201611154829.2 | 申请日 | 2016-12-14 | 公开(公告)号 | CN106439495A | 公开(公告)日 | 2017-02-22 |
| 申请人 | 中国石油天然气集团公司; 中国石油管道局工程有限公司; | 发明人 | 袁泉; 聂中文; 吴兆鹏; 单少卿; 于永志; 郭佳月; 王永吉; 祝岩青; 郑前; 徐建辉; 刘亮; 陈子庚; 许亮; 卢杨; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种输气管道压 力 流量控制系统一体化整合橇装装置，入口主管线一端与橇入口 法兰 连接，入口主管线另一端与计量橇上游汇管连接，出口主管线一端与橇出口法兰连接，出口主管线另一端与计量橇下游汇管连接，计量橇上游汇管和计量橇下游汇管的两端均连接管帽，入口主管线和出口主管线之间平行布置有N路压力流量控制管路，其中，N-1路压力流量控制管路为供使用和1路压力流量控制管路为备用。本发明的有益效果：具有调节 精度 高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修的优点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置，其特征在于，该橇装装置设置在站场的主管道上，包括：橇入口法兰(1)、橇出口法兰(20)、入口主管线(39)、出口主管线(40)、计量橇上游汇管(2)、计量橇下游汇管(41)、管帽(3)、N路压力流量控制管路和仪表接线箱(30)； |
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| 说明书全文 | 输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置技术领域背景技术[0002] 在输气管道站场，为满足管道的正常运行需对管道输送气体的流量和压力进行检测及控制。以往主要采用的工艺方法有两种：方法一，采用分别设置计量系统和调压系统，两个系统相对独立，其中，计量系统主要包括前后汇气管、上下游直管段、上下游截断阀和流量计，调压系统主要包括前后汇气管、上下游截断阀和调节阀，将计量系统和调压系统的数据上传至站控系统，由站控系统实现流量和压力的检测及控制；方法二，通过计算调压系统的差压核算出气体流量。 [0003] 但是这两种方法都存在各自的缺点。对于方法一，流量计和调节阀无法实现一一对应，流量控制响应时间慢、系统调节精度低。对于方法二，计量数据精度低，无法实现流量的精确计量和控制；流量计无远程维护及远程故障诊断功能；对调节阀的结构和调节精度无要求，造成调节精度低、噪音大；流量计前整流器无保温和伴热，冬季运行容易发生冰堵；汇管、阀门多增加安全隐患和维护工作量；设备占地面积大、投资高。 发明内容[0004] 为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置，具有调节精度高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修的优点。 [0005] 本发明提供了一种输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置，该橇装装置设置在站场的主管道上，包括：橇入口法兰、橇出口法兰、入口主管线、出口主管线、计量橇上游汇管、计量橇下游汇管、管帽、N路压力流量控制管路和仪表接线箱； [0006] 所述入口主管线一端与橇入口法兰连接，所述入口主管线另一端与所述计量橇上游汇管连接，所述出口主管线一端与所述橇出口法兰连接，所述出口主管线另一端与所述计量橇下游汇管连接，所述计量橇上游汇管和所述计量橇下游汇管的两端均连接所述管帽，所述入口主管线和所述出口主管线之间平行布置有N路压力流量控制管路，其中，N-1路压力流量控制管路为供使用和1路路压力流量控制管路为备用； [0007] 所述计量橇上游汇管上设置第一排污管线，所述第一排污管线一端与所述计量橇上游汇管连接，所述第一排污管线另一端通过第一排污管线盲法兰与站场排污系统相连，所述第一排污管线上沿排污流向依次串接第一手动排污球阀和第一手动阀套式排污阀； [0008] 所述计量橇下游汇管上设置第二排污管线，所述第二排污管线一端与所述计量橇下游汇管连接，所述第二排污管线另一端通过第二排污管线盲法兰与站场排污系统相连，所述第二排污管线上沿排污流向依次串接第二手动排污球阀和第二手动阀套式排污阀； [0009] 其中，每路压力流量控制管路包括一条计量支路管线，所述计量支路管线的两端分别与所述计量橇上游汇管和所述计量橇下游汇管连接，所述计量支路管线上依次串接有上游手动隔离球阀、整流器、超声波流量计、就地双金属温度计、温度补偿变送器、第一就地压力表、降噪设备、电动流量调节阀、智能压力变送器、第二就地压力表和下游电动隔离球阀，所述超声波流量计位于所述上游手动隔离球阀间隔30D处的计量支路管线上，所述就地双金属温度计、所述温度补偿变送器、所述第一就地压力表位于所述超声波流量计下游不小于5D之内的计量支路管线上，所述降噪设备位于所述超声波流量计下游不小于15D之内的计量支路管线上，所述电动流量调节阀位于所述降噪设备下游不小于5D之内的计量支路管线上，所述智能压力变送器、所述第二就地压力表位于所述电动流量调节阀和所述电动流量调节阀下游连接的下游电动隔离球阀之间的计量支路管线上； [0010] 所述上游手动隔离球阀上设有旁路管线，所述旁路管线一端连接在所述计量橇上游汇管和所述上游手动隔离球阀之间的计量支路管线上，所述旁路管线另一端连接在所述上游手动隔离球阀和所述整流器之间的计量支路管线上，所述旁路管线上沿天然气流向依次串接旁路平衡阀门和旁路平衡手动球阀； [0011] 所述超声波流量计前后的计量支路管线上均设置直管段，所述超声波流量计上设有压力补偿变送器，所述超声波流量计与放置在站控制室的流量计算机之间通过总线进行数据传输； [0012] 所述第二就地压力表和所述下游电动隔离球阀之间设有放空管线，所述放空管线一端连接在所述第二就地压力表和所述下游电动隔离球阀之间的计量支路管线上，所述放空管线另一端通过放空管线盲法兰与站场放空系统相连，所述放空管线上沿天然气流向依次串接手动放空球阀和放空节流截止阀； [0013] 所述超声波流量计通过第一仪表电缆与所述仪表接线箱连接，所述压力补偿变送器通过第二仪表电缆与所述仪表接线箱连接，所述温度补偿变送器通过第三仪表电缆与所述仪表接线箱连接，所述电动流量调节阀和所述智能压力变送器均通过第四仪表电缆与所述仪表接线箱连接，所述下游电动隔离球阀通过第五仪表电缆与所述仪表接线箱连接，所述仪表接线箱与SCADA系统连接。 [0014] 作为本发明进一步的改进，所述超声波流量计多通道气体超声波流量计。 [0015] 作为本发明进一步的改进，所述电动流量调节阀为轴流式或迷宫式多级减压结构阀门。 [0016] 作为本发明进一步的改进，所述上游手动隔离球阀和所述下游电动隔离球阀均为全通经焊接式双关双泄阀门。 [0017] 作为本发明进一步的改进，所述整流器、所述计量橇上游汇管、所述计量橇下游汇管、所述计量支路管线、所述入口主管线、所述出口主管线、所述旁路管线、所述放空管线、所述第一排污管线、所述第二排污管线上均设置电伴热保温装置，所述第一手动排污球阀、所述第一手动阀套式排污阀、所述第二手动排污球阀和所述第二手动阀套式排污阀上均设置电伴热保温装置。 [0018] 作为本发明进一步的改进，所述计量橇上游汇管、所述计量橇下游汇管、所述入口主管线、所述出口主管线的口径均为Ф1067mm，所述计量支路管线的口径为Ф406.4mm，所述旁路管线的口径为Ф60.3mm，所述放空管线的口径为Ф60.3mm，所述第一排污管线、所述第二排污管线的口径均为Ф60.3mm。 [0019] 本发明的有益效果为： [0020] 1、具有调节精度高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修等多方面优点； [0021] 2、该装置采用露天橇装设置，布局紧凑、节省了占地空间及运行操作空间，提高了流量调节的响应时间和系统精度； [0022] 3、降噪设备的设计有效地解决了调节阀噪音对超声流量计工作影响的难题； [0025] 图1为本发明实施例所述的一种输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置的结构示意图。 [0026] 图中， [0027] 1、橇入口法兰；2、计量橇上游汇管；3、管帽；4、计量支路管线；5、上游手动隔离球阀；6、旁路平衡阀门；7、旁路平衡手动球阀；8、超声波流量计；9、降噪设备；10、电动流量调节阀；11、下游电动隔离球阀；12、压力补偿变送器；13、就地双金属温度计；14、温度补偿变送器；15、第一就地压力表；16、智能压力变送器；17、第二就地压力表；18、放空节流截止阀；19、手动放空球阀；20、橇出口法兰；21、第一手动排污球阀；22、第一手动阀套式排污阀；23、第二手动排污球阀；24、第二手动阀套式排污阀；25、第一仪表电缆；26、第二仪表电缆；27、第三仪表电缆；28、第四仪表电缆；29、第五仪表电缆；30、仪表接线箱；31、第一排污管线盲法兰；32、第四法兰；33、整流器；34、旁路管线；35、放空管线；36、第一排污管线；37、第二排污管线；38、第二排污管线盲法兰；39、入口主管线；40、出口主管线；41、计量橇下游汇管。 具体实施方式[0028] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。 [0029] 如图1所示，本发明实施例的一种输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置，该橇装装置设置在站场的主管道上，包括：橇入口法兰1、橇出口法兰20、入口主管线39、出口主管线40、计量橇上游汇管2、计量橇下游汇管41、管帽3、4路压力流量控制管路和仪表接线箱30。 [0030] 4路压力流量控制管路由3路(3x33％)和1路(1x33％)16寸ANSI600#平行布置的包含超声波流量计(USZ08)8的压力流量计量管路构成。超声波流量计8与放置在站控制室的流量计算机之间通过总线进行数据传输。一套配套尺寸的计量橇上游汇管2与入口主管线39连接，连接4路16寸ANSI600#的压力流量控制管路，然后汇总到计量橇下游汇管41，并与出口主管线40连接。 [0031] 其中，每路压力流量控制管路包括一条计量支路管线4，计量支路管线4的两端分别与计量橇上游汇管2和计量橇下游汇管41连接，计量支路管线4上依次串接有上游手动隔离球阀5、整流器33、超声波流量计8、就地双金属温度计13、温度补偿变送器14、第一就地压力表15、降噪设备9、电动流量调节阀10、智能压力变送器16、第二就地压力表17和下游电动隔离球阀11，超声波流量计8位于上游手动隔离球阀5间隔30D处的计量支路管线4上，就地双金属温度计13、温度补偿变送器14、第一就地压力表15位于超声波流量计8下游不小于5D之内的计量支路管线4上，降噪设备9位于超声波流量计8下游不小于15D之内的计量支路管线4上，电动流量调节阀10位于降噪设备9下游不小于5D之内的计量支路管线4上，智能压力变送器16、第二就地压力表17位于电动流量调节阀10和电动流量调节阀10下游连接的下游电动隔离球阀11之间的计量支路管线4上。 [0032] 计量橇上游汇管2上设置第一排污管线36，第一排污管线36一端与计量橇上游汇管2连接，第一排污管线36另一端通过第一排污管线盲法兰31与站场排污系统相连，第一排污管线36上沿排污流向依次串接第一手动排污球阀21和第一手动阀套式排污阀22。 [0033] 计量橇下游汇管41上设置第二排污管线37，第二排污管线37一端与计量橇下游汇管41连接，第二排污管线37另一端通过第二排污管线盲法兰38与站场排污系统相连，第二排污管线37上沿排污流向依次串接第二手动排污球阀23和第二手动阀套式排污阀24。 [0034] 上游手动隔离球阀5上设有旁路管线34，旁路管线34一端连接在计量橇上游汇管2和上游手动隔离球阀5之间的计量支路管线4上，旁路管线34另一端连接在上游手动隔离球阀5和整流器33之间的计量支路管线4上，旁路管线34上沿天然气流向依次串接旁路平衡阀门6和旁路平衡手动球阀7。 [0035] 超声波流量计8前后的计量支路管线4上均设置直管段，超声波流量计8上设有压力补偿变送器12。 [0036] 第二就地压力表17和下游电动隔离球阀11之间设有放空管线35，放空管线35一端连接在第二就地压力表17和下游电动隔离球阀11之间的计量支路管线4上，放空管线35另一端通过放空管线盲法兰32与站场放空系统相连，放空管线35上沿天然气流向依次串接手动放空球阀19和放空节流截止阀18。 [0037] 超声波流量计8通过第一仪表电缆25与仪表接线箱30连接，压力补偿变送器12通过第二仪表电缆26与仪表接线箱30连接，温度补偿变送器14通过第三仪表电缆27与仪表接线箱30连接，电动流量调节阀10和智能压力变送器16均通过第四仪表电缆28与仪表接线箱30连接，下游电动隔离球阀11通过第五仪表电缆29与仪表接线箱30连接，仪表接线箱30与SCADA系统连接。 [0038] 其中， [0039] 计量橇上游汇管2、计量橇下游汇管41、入口主管线39、出口主管线40的口径均为Ф1067mm，计量支路管线4的口径为Ф406.4mm，旁路管线34的口径为Ф60.3mm，放空管线35的口径为Ф60.3mm，第一排污管线36、第二排污管线37的口径均为Ф60.3mm。 [0040] 上游手动隔离球阀5采用DBB结构球阀，荷兰BAF BV公司生产，压力等级ANSI600#，口径DN400。 [0041] 下游电动隔离球阀11采用DBB结构球阀，荷兰BAF BV公司生产，压力等级ANSI600#，口径DN400，并配套提供美国Rotork公司生产的电动执行机构，型号为SmartIQ。 [0042] 超声波流量计8采用德国RMG公司生产的USZ08型号，压力等级ANSI600#，口径DN400，6声道配置。 [0043] 电动流量调节阀10采用荷兰Mokveld公司产的RZD-REQX型号，压力等级为Class 600，口径DN400，并配套提供美国Rotork公司生产的调节型电动执行机构，型号为IQM30。 [0044] 旁路平衡手动Globe阀6、旁路平衡阀门手动球阀7、放空节流截止阀18、手动放空球阀19、第一手动排污球阀21、第二手动排污球阀23、第一手动阀套式排污阀22、第二手动阀套式排污阀24、均选用中国乐山长仪公司生产的Q47F型号，压力等级ANSI600#，口径2"。 [0045] 压力补偿变送器12、智能压力变送器16选用Rosemount公司生产的3051S型号，1/2"NPT，Range:0-12MPa，带LCD显示。 [0046] 温度补偿变送器14选用Rosemount公司生产的3144P型号，1/2"NPT,Range:-60～80℃，带LCD显示。 [0047] 第一就地压力表15、第二就地压力表17选用德国WIKA公司生产的RchgG100-1，0-12MPa-1/2"NPT，100mm表盘，材质316SSL。 [0048] 就地双金属温度计13选用德国WIKA生产的RchgG100-1，0-12MPa-1/2"NPT，100mm表盘，材质316SSL。 [0049] 所有工艺管线及设备的压力等级满足Class 600要求，并集成在33330mm(长)8800mm(宽)240mm(高)的橇装上。整个装置橇装生产加工完毕后须要做相关的防腐、防锈处理，所有的工艺管线及设备做恒温电拌热及保温处理。 [0050] 具体使用时，该橇装装置的橇装方法采用以下步骤： [0051] 步骤1，天然气进入计量橇上游汇管，经管道上游进口的上游手动隔离球阀后进入平行布置的N路计量支路管线，其中N-1路为使用管线，1路为备用管线； [0052] 步骤2，分别通过N-1路计量支路管线上安装的整流器对每路管线上的气体流态进行调整； [0054] 步骤4，分别通过N-1路计量支路管线上安装的压力补偿变送器、就地双金属温度计、温度补偿变送器和第一就地压力表对每路管线上的气体进行温度、压力检测，并将所述压力补偿变送器的压力测量信号、所述温度补偿变送器的温度测量信号接入所述仪表接线箱后再送入SCADA系统； [0055] 步骤5，分别通过N-1路计量支路管线上安装的降噪设备对每路气体进行降噪处理，降低每路计量支路管线上安装的流量调节阀的噪音； [0056] 步骤6，根据需求，分别通过N-1路计量支路管线上安装的电动流量调节阀对每路气体进行流量调节，并将所述电动流量调节阀的流量调节监控信号接入所述仪表接线箱后再送入SCADA系统； [0057] 步骤7，分别通过N-1路计量支路管线上安装的智能压力变送器和第二就地压力表对调节后的气体进行压力检测，并将所述智能压力变送器的压力测量信号接入所述仪表接线箱后再送入SCADA系统； [0058] 步骤8，分别通过N-1路计量支路管线上安装的放空管线进行放空； [0059] 步骤9，通过所述计量橇上游汇管上安装的第一排污管线和计量橇下游汇管上安装的第二排污管线对管道进行排污； [0060] 步骤10，调节后的气体经下游出口的下游电动隔离球阀汇总到出口的所述计量橇下游汇管，并将所述下游电动隔离球阀的监控信号接入所述仪表接线箱后再送入SCADA系统； [0061] 步骤11，SCADA系统接收N-1个超声波流量计8的流量计量信号、N-1个压力补偿变送器12的压力测量信号、N-1个温度补偿变送器14的温度测量信号、N-1个电动流量调节阀10的流量调节监控信号、N-1个智能压力变送器16的压力测量信号和N-1个下游电动隔离球阀11的监控信号，SCADA系统通过处理器对接收到的信号进行处理，并下发流量控制信号至N-1路计量支路管线4上的电动流量调节阀10完成对N-1路计量支路管线4上气体流量的调节，下发压力控制信号至N-1路计量支路管线4上的压力补偿变送器12完成对N-1路计量支路管线4上气体压力的调节，下发温度控制信号至N-1路计量支路管线4上温度补偿变送器 14完成对N-1路计量支路管线4上气体温度的调节。 [0062] 本发明的输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置防护等级为IP65，防爆等级为EXdIIBT4，完全满足露天环境及现场防爆要求；该装置与工艺管道之间采用标准法兰连接，并且适用于高压力的工况；该装置将计量系统和调压系统整合为一套系统，流量计和调节阀一一对应、串联连接，来自于流量计算机的计量数据可直接输入对应的调节阀表头进行精确地流量控制，大大缩短了调节响应时间，提高了调节精度；通过在流量调节阀和流量计之间安装针对特定工况进行设计的降噪装置，解决了流量计和流量调节阀直接串联时，由于流量调节阀噪声影响使得流量计无法正常工作的难题，通过降噪装置，可以有效地吸收流量调节阀产生的噪音，保证气体超声流量计正常工作；采用高精度检测和控制仪表保证整个系统的整体精度，采用高精度气体超声流量计作为流量检测仪表，气体超声波流量计具有高精度、适应流量范围大、无压力损失、节省能源、无运动部件、维护量小、占地面积小等优点；采用轴流式或迷宫式多级减压调节阀，具有调节精度高、噪音小、维护成本低、适用于高压力、苛刻工况等优点。 [0063] 本发明的输气管道压力流量控制系统一体化整合橇装装置具有调节精度高、运行稳定、便于SCADA系统远程检测及控制、利于日后的维护检修等多方面优点；该装置采用露天橇装设置，布局紧凑、节省了占地空间及运行操作空间，提高了流量调节的响应时间和系统精度；降噪设备的设计有效地解决了调节阀噪音对超声流量计工作影响的难题；该装置使管道建设更趋于标准化、模块化、人性化、减少施工工序、方便运行维护、减少设备投资和施工、运行维护费用；对于长输管线工程的输气管道压力流量的检测及控制有着巨大的应用空间和良好的经济效益。 [0064] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 |
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