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1、目 录1 绪论51.1 背景及设计意义51.2 国外清管技术现状61.3 国内清管技术现状71.4 设计内容72 设计说明书82.1 设计依据82.1.1 设计资料82.1.2 设计规范82.2 工艺流程设计82.2.1 工艺流程概述82.2.2 工艺流程设计原则92.2.3 战场布置92.3 主要工艺设备选型92.3.1 管道内径计算92.3.2 管道壁厚计算102.3.3 分离设备112.3.4 阀门的选型172.3.5 汇管选型182.3.6 流量计选型192.3.7 温度测量仪表选型202.3.8 压力测量仪表选型202.4 自动控制系统202.4.1 设计原则202.4.2 自动控制
2、系统及方案212.5 站场防腐222.5.1 站场露空管道和设备的防腐222.5.2 站场内埋地管道的防腐222.6 站场防雷232.7 供水供电232.7.1 供水232.7.2 供电232.8 排污242.9 站内管道安装242.10 引进的设备243 计算说明书263.1 天然气分子质量M263.2 天然气的压缩系数Z263.3 天然气的相对密度263.4 天然气操作条件下的密度273.5 天然气在操作条件下的粘度273.6 分离器的设计计算283.7 管道选型及管径计算293.7.1 管道选型293.7.2 管径计算303.8 管道壁厚计算313.9 速度校核323.10 收发球筒的设
3、计333.10.1清管器接收筒结构设计343.10.2清管器发送筒结构设计343.11 汇管的选型343.11.1 汇管管径计算343.11.2 汇管壁厚的计算353.12 流量计的选型353.12.1 流量计的类型353.12.2 流量计选型结果373.13 阀门类型选择373.13.1 选择阀门的依据373.13.2 阀门的类型373.13.3 选阀结果404 结论41谢辞42参考文献43附录441 绪论 清管站作为输气管道中的重要组成部分，其设计对天然气长距离输送具有重要的意义。其主要作用包括: (1)清管以提高管道的输送效率(2)测量和检查管道是否周向变形,如凹凸变形(3)从内部检查管
4、道金属是否损伤,如腐蚀等,(4)对新建管道在其进行严密性试验后,清除积液以及杂质。清管的主要设备包括：(1)清管器收发筒和盲板；(2)清管器收发筒隔断阀；(3)清管器收发筒旁通平衡阀和平衡管线；(4)连接在装置上的导向弯头；(5)线路主阀；(6)锚固墩和支座。此外，还包括清管器通过指示器、放空阀、放空管和清管器接收筒排污阀、排污管道以及压力表等。本论文对中贵管线中西吉清管站的站址确定、确定工艺流程图和工艺管道平面布置图，进行站内设备的选型及计算、确定自动控制方案等进行说明和计算。1.1 背景及设计意义我国随着国民经济的快速发展对能源的需求量越来越大。就像其他发达国家一样，我国必然会经历一场能源
5、结构的改变，即以煤为主逐步转向以石油、天然气为主。2004年我国政府制定以“优化结构、提高效率、重视环保、保障供应、开发西部”为核心的新能源战略目标，要求增加天然气在能源构成中的比例。与此同时，我国也加快了天然气勘探开发力度，2008年完成的新一轮全国石油、天然气资源评估结果显示我国天然气远景资源量56万亿立方米，地质资源量35万亿立方米，可采资源量22万亿立方米，在世界上名列前茅。我国已经进入天然气快速发展的历史时期。除了本国天然气生产外，我国还将从国外引进大量的天然气。中卫-贵阳联络线工程的建设，主要承担把中亚天然气输往沿线市场和进一步输往广东市场，并把进口中亚气、塔里木、长庆和川渝等四大
6、气源以及西气东输系统、陕京线系统、川渝管网及中缅等干线系统相连，以增强管网调配的灵活性和供气的安全保障。对充分发挥西部进口天然气大通道的作用、进一步完善全国天然气骨干管网和满足西南地区大幅度增长的天然气需求，均具有重要意义。中卫-贵阳联络线干线起于中卫，终于贵阳末站，沿线途经甘肃、陕西、四川、重庆、贵州等省市。基于此，确定市场研究范围为管道沿线途径的甘肃天水、陇南，陕西汉中，四川、重庆和贵州。根据可研报告，2008年，沿线市场共消费天然气156.5108m3，占全国消费总量的20%左右。随着天然气工业的进一步发展，天然气需求仍将快速增长。预测2010年沿线市场的天然气需求量200.45108m
7、3,2015年338.68108m3，2020年397.12108 m3。2010年2020年年均增长速度为7.0%。沿线市场的天然气需求主要集中四川、重庆两个省市。2015年，四川和重庆的天然气需求量分别超过200108 m3和100108 m3，分别达到209.56108 m3、109.03108 m3，分别占沿线市场需求总量的61.9%、32.2%。市场天然气需求结构以天然气化工为主，其次是城市燃气和工业燃料，天然气发电较少。2015年，天然气化工、城市燃气和工业燃料行业的天然气需求量分别为148.24108 m3、93.82108 m3 和89.15108 m3，占沿线市场需求总量的比
8、例分别为43.8%、27.7%和26.3%。根据市场需求预测和供应安排，在不考虑本工程补充供应时，预计2011年沿线市场供需缺口49.7108 m3；2015年供需缺口106.8108 m3；2020年供需缺口50.1108 m3。1.2 国外清管技术现状世界上用清管器进行水力清管源于1885年,第一次使一条小口径接近报废的原油管道恢复正常工作。软质清管器在60年代源于美国,之后被日本采用而发展，目前产品又返销美国。随着科学技术不断进步与发展,目前该项技术已远远超出“清除垢物”的概念。在管线建设中进行管内加工、清除焊瘤、打磨内壁、管内涂衬；投产前进行扫线、管径检查、试压, 输送过程中进行清垢、
9、隔离、及管内检测（包括变形、壁厚、漏点和清管器运行状态等）； 管道维修中进行清垢、涂衬和照相作业等,都属于清管技术之范畴。70年代末投产运行的阿拉斯加原油管道,从施工、投产到运行都广泛应用了清管技术。管线试压前用空气驱动软质清管器,推动甲醇来清除管内冰块, 应用LBCC-2型隔离清管器,排除管道内的空气,以保证水压试验的安全。该清管器带有音响, 并可带跟踪发射器以便于寻找。在该管道投产时,应用两个隔离清管器以隔离空气与氮气、氮气与原油,使油流避免与空气接触,控制油流速度,确保管道运行的安全。在管道正常运行时,投放大型的综合检测清管器。它分为3节,长2.5m,总重2.5t ,装有发电、变送、记录
10、和微型计算机等高端装置。它可测出管道的沉陷、管径的变形以及管内的压力、温度及弯曲度等参数, 并且有较高的解析能力,在一定范围内代表着国际清管的技术水平。在管内进行录相、软质清管器的发展,以及随之发展起来的管道塑料薄膜内涂衬等技术方面,当前日本处于世界领先地位。1987年美国AMF公司在我国任京输油管线上进行管道内腐蚀情况检测的表演。对60km以上的管道能很准确测出腐蚀等级及其部位,也属当前国际先进水平。1.3 国内清管技术现状60年代初的清管技术,就在我国的第一条原油长输管道上初步应用,但由于多种原因,之后发展的很慢。70年代末, 除了石油管道相关部门开展清管技术研究外,还有油田、军内系统、一
11、机部等部门也相继开展研究。清管技术已经在我国输油、输气、供排水管道,成品油以及液化气管道上应用。东北输油管理局1980年召开了软质清管器清管技术在原油长输管道中应用的技术鉴定会。1982北戴河对159供水管清管成功,是一条废弃的管线重新运行。管道科学研究院研制的清管器跟踪仪，曾获得河北省优秀科研产品奖，在生产实践中已然得到广泛应用。1984年后勤部营房设计院召开了成品油清管技术鉴定会。1985年石油部管道勘察设计院召开了机械清管器及封堵技术鉴定会。管道科学研究院开展了清管专用装备分流器（通称清管道岔）的研究,在完成小管径样机后,开始了较大管径的研制, 进而达到系列化。管道科学研究院还把清管技术
12、应用于北京石油液化气管道上,首次用清管器（不是橡皮球）对最小内径79mm管线长距离清扫并且取得成功,获得良好社会和经济效益。同时,向国家专利局申请了“软质可载清管器”专利。并与航天部合作开展了管内检测技术的研究。应用航天技术以及电子计算机技术,对管内压力、温度, 管内变形及清管器运行加速度等参数进行测量。此项即将进行工业性试验。1.4 设计内容西吉清管站工艺流程设计，主要设计内容：(1) 查阅资料，了解清管站设计的最新方法与技术。(2) 确定主要设备包括管线、汇管、控制阀、阀门、超压保护和计量仪表等的选型。(3) 确定清管站流程和设计参数；(4) 画出清管站站的工艺流程图、平面布置图和平面安装
13、图； (5) 写出设计说明书、计算书。2 设计说明书2.1 设计依据2.1.1 设计资料中贵管道供气能力为，西吉清管站进站压力为。设计温度： 气质：表2.1 所输天然气气质分析表组分甲烷乙烷丙烷正丁烷异丁烷正戊烷异戊烷己烷氮气CO2体积%94.872.350.310.030.050.030.010.031.660.662.1.2 设计规范（1）输气管道工程设计规范（GB50251-2003）（2）气田集气工程设计规范（SY/T0010-1996）（3）输送流体用无缝钢管（GB/T8163-1999）（4）石油天然气站内工艺管道工程施工及验收规范（SY0420-2000）（5）天然气长输管道工程
14、设计（6）石油天然气工程设计防火规范（GB50183-2004）（7）石油天然气制图标准（SY/T0003-2003）（8）石油地面工程设计文件编制规程（SY/T0009-1993）（9）钢制对焊管件规范（SY-T0510-1998）（10）输油输气管道线路工程施工及验收规范（SY0401-1998）2.2 工艺流程设计2.2.1 工艺流程概述西吉清管站工艺流程：（1）管线清管时接收上游来气，经旋风分离器除尘后输送至下游；（2）无需清管时，来气经越站旁通直接进入下游；（3）清管器接收与发送；（4）事故状态及维修时的放空和排污；工艺管道仪表流程图见附录1：西吉清管站工艺流程图。2.2.2 工艺流
15、程设计原则（1）严格执行国家及行业的有关标准、规范。工程设计及建设过程中应充分的考虑QHSE因素，优化设计和施工。（2）为提高工程质量以及输配水平，尽量采用成熟可靠、先进、实用的技术。（3）站址选择应在遵循城市规划要求的前提下，尽量节约工程投资。（4）方便管理，便于维修。（5）在满足安全和工艺技术要求的情况下，力争节约投资，提高经济效应。（6）工程设计中应尽量采用国产材料和设备，以节约工程费用。（7）根据用气规模，考虑今后的发展，本设计应留有适当的余地。2.2.3 战场布置1）地理位置 西吉清管站位于宁夏固原市西吉县玉桥镇团庄村，距西吉县约53km，距甘肃省静宁县约12km。2）总平面布置 西
16、吉清管站站内设置工艺设备区、清管区和设备间等。清管区布置于工艺设备区西侧，便于进线。在西吉清管站北侧新建围墙设置1 处1.5m 宽小门，便于紧急情况下人员尽快疏散。本清管站平面布置图见附录2：西吉清管站平面布置图。3) 西吉清管站竖向布置所在地地势平坦，竖向布置采用连续平坡方式，场地坡度为0.5%，地面雨水通过排水明沟集中收集后排放。2.3 主要工艺设备选型2.3.1 管道内径计算1）站内管径的选择，先采用以下公式进行计算： (2.1)式中： 管子内径， m ；管内气体流速， m/s；操作条件下的气体流量，；标准状况下的气体流量，；操作条件下气体的绝对压力，；操作条件下气体的绝对温度，；标准状
17、况下气体的绝对温度，；气体压缩系数； (2.2)式中： 输气管内气体平均压力，（绝）。当管道沿线的相对高差在h或=200m时，管线流量计算根据气田集气工程设计规范SY/T0010-96，可得： (2.3)式中： qv管线计算流量，m3/d；d管线内径，cm；P1管线起点压力（绝对压力），MPa；P2管线终点压力（绝对压力），MPa；气体的相对密度（对空气）；Z气体在计算管段平均压力下的压缩因子；T气体的平均热力学温度，K；L管线计算长度，km。 站内气体流速：1020m/s。2.3.2 管道壁厚计算 根据输气管道工程设计规范GB50251-2003 的有关规定，钢管的壁厚与其设计压力、钢管的外
18、径、钢管的强度等级、强度设计的系数及温度的折减系数有关，钢管壁厚按下式计算： (2.4)式中： 焊缝系数，取1.0； 钢管的计算壁厚，mm； P 设计压力，MPa； s 钢管最小屈服强度，MPa； D 钢管外径，mm； F 强度设计系数，站场管道设计系数均取0.4； t 温度的折减系数，当温度小于120，温度折减系数取1.0。2.3.3 分离设备（一） 分离器的类型为了保证输气管道的首站、中间站、调压计量站、配气站、清管站等场所输出的气体含尘不超过规定的要求，应该在这些场所安装分离除尘器。分离器的种类很多，最常见的分离器有旋风分离器、循环分离器、重力分离器和分离过滤器等。选择分离器装置时，必需
19、考虑天然气所携带的杂质的成分，输送压力以及流量的稳定性，气体波动幅度等因素，在输出的气质满足要求的条件下，应该力求其结构简单，分离效果好，气流压力损失效小，不需要经常更换和清洗设备部件。(1) 重力式分离器带有液滴和固体颗粒的气流进入分离器后，由于气流的突然减速，并同时改变气流的流动方向，在惯性、离心力和重力的综合作用下，可以对大量的液滴及固体颗粒进行初级分离。之后气流进入分离器的沉降分离阶段，在此阶段直径较小的液、固颗粒在自身的重力作用下从气体中分离。为了增进沉降分离的效果，有些分离器在结构上增加了“百叶窗”式导流板等，用来促进液体的凝聚和沉降。另外还在分离器上部设有捕雾器或分离头，用来除去
20、雾状液体和固体微粒。在分离器下部应该有足够的储液容积，并且设有液位检测计和排液装置。图3.1 重力式分离器结构原理图(2) 旋风式分离器高速旋转的气流绝大部分都沿器壁自圆筒体，呈螺旋状由上向下向圆锥体的底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈的旋转过程中产生的离心力就会将密度远远大于气体的颗粒甩向器壁，颗粒要是跟器壁接触，便会失去其惯性力而靠进口速度的动量以及自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流到达圆锥体的底部后，沿着分离器的轴心部位转而向上。形成上升的内旋型气流，并通过分离器的排气管排出。旋风分离器具有的优点是结构简单，体积较小，不需要特殊的附属设备，造价较低，阻力中等，器内没有运
21、动的部件，操作维修方便等。旋风除尘器一般用于除去515微米以上的颗粒。除尘效率可达到80以上，近年来经过改进后的特制旋风分离器，其除尘效率可达到95以上。旋风除尘器的缺点是分离颗粒直径小于5微米的效率不高。图3.2 旋风分离器结构示意图(3) 过滤式分离器过滤式分离器是一种分成两级的压力容器。第一级装有可以更换的玻璃纤维模压滤芯(管状)，第二级分离室是装有金属丝网(或叶片式)的高效的液体分离装置。储液罐也分成两个独立的分离室，以防止两级间的气体流串。液面计、液位控制器和排污必须独立配管。图3.3 过滤式分离器结构原理示意图玻璃纤维过滤元件是属于深(厚)层过滤的一种。气体中的固体颗粒和液滴在流过
22、过滤层弯弯曲曲的通道时，不断得与玻璃纤维发生碰撞。每次的碰撞都要消耗其动能，当动能消耗到一定值时，所有大于或等于1m的固体颗粒就会粘附在玻璃纤维的过滤层中，停留在玻璃纤维中的固体颗粒的粒径随着过滤层的深度而逐渐减小。而气体中的液滴也会逐渐的集聚成较大的液滴，据Perry设备公司介绍，这是由于玻璃纤维与粘接剂(酚甲醛)之间存在有电化学相容性(Compatibility)，为微小液滴聚结成大液滴提供了有利的条件。一般说来，随着气体中更多的液滴被分离，液滴因其表面有相互吸引的作用而凝聚和结合成大的液滴，当这些集聚起来的液滴比进入过滤层前增大100200倍时，其自身重力与气体通过过滤层的摩擦阻力使这些
23、液滴流出过滤层，进入滤芯的中心，从而被带进容器的第二级。由于液滴具有这样大的尺寸，所以它们能够迅速地被二级分离装置分离出，排到容器的底部，通过排液管进入储液罐。这种过滤元件不是根据一定的流量和流速来达到对气体脱除微粒的目的，因此该种过滤分离器的操作弹性范围大，在50负荷时仍然能够达到满意的分离效果。而且这种深层过滤所脱除的固体颗粒和液滴的粒径，要比离心式、重力式以及表层过滤器小许多倍。只是玻璃纤维过滤元件还须进行处理，使液滴不能浸润纤维，从而让分离出的液体以液珠的形式附着在过滤元件上。否则，当玻璃纤维浸湿之后，静电力要下降。气体经过过滤元件后，进入不锈钢金属丝网除雾器，从而进一步脱除微小液滴，
24、来达到高的脱除效率。其作用是基于带有雾沫或雾滴的气体，以一定的流速所产生的惯性作用，不断地与金属表面发生碰撞，由于液体的表面张力而在金属丝网上聚结成较大的液滴，当聚集到其本身重力远远超过气体上升的速度力与液体表面张力的合力时，液体就离开金属丝网而自由沉降。因此当气体速度明显地降低时，就不能产生必要的惯性作用，其结果将会导致气体的雾沫漂浮在空间，而不是撞击金属丝网，于是得不到分离。如果气体的速度过高，那么聚集在金属丝网上的液滴是不易脱落的，液体便会充满金属丝网，当气体通过金属丝网时又会重新被带入到气体中。由于除雾器是气、液两相以一定的流动速度而得到分离的方法，所以不管操作压力多大，设计的除雾元件
25、均能够保持一个相当稳定的压力降。在最大流速时，其压力降大约为l00mm水柱。(4) 循环式分离器循环式分离器是属于旋风分离器的一种形式。众所周知，旋风分离器是利用分离器产生的离心力从气体中除去粒子的设备。从进气口进入的气体沿着圆筒壁旋转下降，向着圆锥的顶点流动。然后又从圆锥的顶点逆转轴向流动的方向，依靠逐渐扩大的螺旋线上升，最后由排气管排出去。因为气流先下降后又上升，所以这种旋风分离器称之为回流式。在气流旋转下降和旋转上升的过程中，沿着分离器的外螺旋到内螺旋，夹带在气流中的粒子受到离心力的作用而甩到壁上。粒子所受到的离心力比重力要大得多。例如，小直径高阻力旋风分离器的离心力比其重力大2500倍
26、。大直径低阻力最少也要大5倍。它的入口速度一般是1030m/s，压力降一般在10200mm水柱的范围，正常条件下，它能收集大于20m的粒子。图3.4 循环分离器原理示意图常用的旋风分离器经过改进以后发展成循环分离器，它分两个有效的分离段。第一段，所有自由液滴以及大部分夹带在气体中的液体依靠离心力使其甩出。第二段，夹带在气体中的少量液体采用加大离心力的方法使其甩出。这种分离器又叫做内流式循环分离器，此处的内流即向心流，指的是全部气流流向中央，如同在旋涡中心那样。流体通过切向的接管进入分离器，气流沿着入口室旋转，之后流体沿着光滑的套筒与外壳之间下移进入旋流室。液体凭借离心作用被甩到旋流室壁上。仍在
27、旋转的气体经过折流档板向管中心会聚，其速度增加后进入排气管。此时还残存在快速气旋中的液体甩向排气管的内壁，并沿着内壁被气体扫向气体出口。然后这个液体连同总气量约10的气体支流，通过管壁上的空隙被吸出，进入循环管线后由挡板的中心孔返回进入旋流室。其吸力来自于旋涡中心的低压区。从循环管线进来的液体以及侧流气体进人旋流室以后，立即与快速旋转着的气体相混合，液体再次被抛向管壁，此时已经脱液的主气流继续向上，越过缝口从排气管排出。(5) 组合的离心式分离器夹带有液滴的气体进入分离器后首先进行一级分离，经旋流发生器产生离心力，将液滴甩向器壁并且在器壁处积聚。液滴在其重力作用和气体向下运动的带动下，流入一级
28、储液室，然后气体沿环形空间向上流，进入螺道后进入二级分离。气体经螺道产生高速旋流，并将剩余的液沫有效地脱除。分离出的液沫在器壁处积聚并且下流至二级储液室。液体中夹带着的微量气体经过文丘里伯努利管嘴返回气体出口管。这种分离器的分离效率为99，能够在较宽的操作压力和流量范围内进行有效地分离。气液两相没有反向流动，可防止液体的再飞散。一、二级分离出的液体分段积聚和排出，避免了因两级的压差而产生的液体串流飞溅。这种分离器体积小、重量轻，比其它常用分离器减少重量75，减少直径50。组合离心式分离器的优点是:结构紧凑，分离效率高、弹性范围大，能较好满足现场使用的要求。缺点是结构复杂，制造较难。(6) 多管
29、式旋风分离器多管旋风分离器是由若干个并联的旋风分离器单元（旋风子）组成的分离设备。它可以由一般的分离器单元或直流型旋风分离器单元组成，这些单元被有机的组合在一个壳体内，有总的进气管、排气管。其原理与旋风分离器基本相同。多管分离器的优点是：一般适用于气量大、压力较高、含颗粒度分布甚广的干天然气的分离。它的分离效率可以达到91%95%左右，分离效率比较稳定，操作弹性大，噪音小，存压外壳磨损小。当实际处理量与设计有所差别或者达不到净化要求时，可以调节多管干式分离器内旋风子工作的个数或开、闭分离器内旋风子，使之达到要求，这是多管干式分离器的突出优越性。它的缺点是当分离粒径大部分小于5m时，分离效率急剧
30、下降，分离精度没有过滤式分离器高。选择分离设备时应根据本清管站实际情况。首先，中贵输气管道西吉段气体中杂质主要是固体杂质，不适于使用组合离心式分离器，其次，固体杂质的直径大约为5-15m，不适宜使用重力式分离器和循环分离器。再次，管道输气量在不同季节和每天的不同时间段差异较大，使用旋风式分离器不能时刻满足除尘的要求。最后，西吉站为中间清管站，不必要将5m以下的杂质除尽，使用过滤式分离器经济性差。所以，本清管站采用旋风分离器和过滤分离器相结合的方式。(二) 本清管站选用类型天然气中的固体杂质不但会增加管输阻力，影响设备、阀门以及仪表的正常运转，使其磨损速度加快、使用寿命缩短，而且还污染环境、有害
31、于人体。因此，在供给用户前，应除去悬浮于天然气中的固体杂质。为提高分离效率和精度，本清管站采用旋风分离器和过滤分离器相结合的方式。2.3.4 阀门的选型 站场内所选用的各种阀门除满足其功能要求外，还具有密封性能好，使用寿命长，操作维护方便，价格便宜的特点。1）球阀 进出清管器收发筒的DN1000 球阀选用全通径全焊接阀门，地面安装，其它性能同线路截断阀。站内埋地球阀选用全焊接结构。地上DN400 以上阀门采用焊接连接，DN400 及DN400 以下为法兰连接形式。同时，作为预留阀门使用的焊接连接阀门，为了便于以后预留装置的安装和投产，预留端仍然采用法兰连接，并配以相应的盲板和法兰。 站场内需要
32、进行流程切换的阀门设备有电动执行机构，进出站的ESD 阀和干线阀室内的球阀设备有气液联动的执行机构，此类球阀还应该满足以下要求：a、左、右扭矩限位器应该与阀门以及执行机构的类型保持一致；b、应装有开、关操作的限位开关；c、阀门应装有阀位指示器，以确定阀门的位置。2）止回阀 压气站所需止回阀选用无冲击、压降小、流通能力大、密封性能好的轴流式止回阀。3）放空和排污用阀 放空和排污系统应具有节流和截止的功能，故二者均采用双阀结构。节流用阀主要选用节流截止放空阀、旋塞阀和节流截止排污阀，实现截止功能主要采用球阀。其中，节流截止放空阀同时具有节流与截止作用，节流部位与密封面分开，减小了气流对密封面的冲刷
33、,密封面易于更换，可保持泄漏量为零。在用于实现截断功能的阀门中，旋塞阀采用压力平衡式以及旋塞为倒V 字型的结构形式，由于无阀门腔积液的问题，特别适合于站场的设备或装置排污系统的截断与关闭。4）安全阀 安全阀有弹簧式以及先导式，与弹簧式安全阀相比较，先导式安全阀改粗弹簧可以直接感应压力为压力传感器（先导器）的感测压力，大大的提高了压力感测的灵敏度。同时，它能够在超过整定压力非常小的范围内进行泄压排放，克服了传统的弹簧式安全阀动作精度差，动作后阀芯的不易复位，关闭不严等问题，但由于多了一个压力感测环节（先导器），故制作要求较高。2.3.5 汇管选型汇管的设计应充分考虑以下因素：最大流量、现场位置、
34、流量未来的发展、可建设性、操作和维护、政府法规、环境影响、减少震动、减少噪声等。第一步:确定汇管的尺寸，根据经验汇管的截面积一般为进口或出口截面积的1.5倍，也可以更大。汇管壁厚按管壁计算方法决定。第二步:确定汇管的入口并决定汇管应该是在地下还是在地上。当入口是连接在汇管的一端而不是侧面时，应充分考虑降低干扰和噪声。进口或者出口面积计算： (2.5)式中： A进出口面积mm2； D管道内径，mm； 圆周率。根据经验有汇管的截面积应为管道进口面积或者出口面积总和的1.5倍。由第一强度理论得汇管的壁厚计算公式： (2.6)式中： P 设计压力，MPa ； D 汇管外径； 焊缝系数，无缝=1； 钢管
35、的最小屈服强度，MPa，=s本集气站选用的是屈服强度 C腐蚀系数； C =0.0mm（轻微腐蚀）。2.3.6 流量计选型 (一) 流量计量系统的的设置原则1) 流量计量系统要满足国家天然气计量系统技术要求GB18603-2001；2) 计量系统的准确度应达到1%，流量计的精确度在qtqmax 范围内应优于0.5%。发热量测量系统的不确定度应小于1%；3) 分输贸易交接计量的流量计口径选择不大于DN400；4) 应保证在发生事故的情况下可以安全地操作。在紧急情况发生时可以安全地关闭计量系统；5) 计量系统应避免脉动流和振动；6) 流量计量系统计量支路不应有旁通。在一般的情况下流量计量支路应设为一
36、用一备；7) 流量计上下游直管段内径与测量管段内径应相同；8) 每条计量支路应至少需要安装一台上游截断阀和一台下游截断阀；9) 计量系统任何外围设备的设计都不能影响计量过程；10) 每台流量支路均设置流量计算机，进行瞬时流量和累计流量计算，也可进行热量的计算（根据气相色谱分析仪提供的组分）；11) 计量管路按最大流速20 m/s 进行计算；12) 计量系统具有远程自诊断功能；13) 流量计量系统，主要有过滤分离器、流量计前后切断阀、流量计、温度和压力检测仪表，流量计算机等；14) 计量系统推荐采用整体组装方式进行供货，安装采用露天安装方式；15) 遵循股份公司天然气站场计量标准化设计成果要求。
37、(二) 流量测量仪表 采用气体超声流量计对天然气进行贸易交接计量，流量计准确度等级为 0.5 级。气体超声流量计配流量变送器，将流量计检测值转换为电子信号，传输到配套的流量计算机上。同时在流量计算机上输入压力、温度和气体组份等信号，组成流量计量回路，并通过相应的标准进行流量计算、显示、存储与贸易结算管理。站内自用气流量总计量采用气体涡街流量计。对于进入橇装系统的气体总计量，按信号远传仪表选型设计，其流量信号将进入站控系统，进行显示、存储与计量管理。2.3.7 温度测量仪表选型采用双金属温度计作为就地温度检测仪表。双金属温度计的准确度等级为 1.0 级。在清管站用的温度检测仪表，采用一体化智能温
38、度变送器（检测元件为Pt100 的铂热电阻）。温度变送器的输出信号为420mADC（HART 通信协议），24VDC，二线制。2.3.8 压力测量仪表选型 采用弹簧管式不锈钢压力表作为就地压力检测仪表，其准确度等级为 1.5 级。远传压力/差压信号采用智能型压力/差压变送器，用于流量压力补偿的变送器采用绝对压力变送器。变送器的压力测量元件建议采用电容式，其标准测量范围内的测量准确度等级为0.075，输出信号为420mADC（HART 通信协议），24VDC，二线制。2.4 自动控制系统2.4.1 设计原则1）严格遵守国家的法律法规，执行国家及行业最新版本或国际上公认的、最新版本的标准及规范；2
39、）仪表与自动控制系统将自动、连续地监视和控制管道的运行，保证人身、管道、设备安全；3）在保证安全的前提下，确保为下游用户连续供气；4）满足环境保护的要求；5）使管道以最低的运行成本、最优的工况正常运行；6）在技术先进和经济合理的前提下，尽可能地提高计量系统的准确度。贸易交接的流量计在qtqmax 范围内的精确度达到0.5%；7）采用的设备、系统及材料应是技术先进、性能价格比高，能满足所处环境和工艺条件，在工业应用中被证明是成熟的产品；8) 计量系统和站场压力控制系统采用整体组装方式设计。2.4.2 自动控制系统及方案 本清管站将纳入油气调度控制中心（即北京调度控制中心和廊坊备用调度控制中心）统
40、一设置和管理。在清管站设置RTU系统，完成站场和阀室工艺设备的控制和运行参数检测，并通过广域网的方式将各站控系统、RTU 连接起来。在调度控制中心授权的状况下，站控和RTU 才能够对本站的工艺设备进行控制。(一) 站控制系统 在清管站设置站控制系统（SCS），站控制系统完成站内的计量、调压、流程切换等控制。(二) 站控制系统的功能1）接受以及执行调度控制中心的控制命令，进行控制和调整设定值，并且能够独立工作；2）过程变量的巡回检测和数据的处理；3）向调度控制中心上传数据以及报警信息；4）可以提供工艺站场的一些参数，如运行状态、工艺的流程、动态数据的画面或者是图形显示，报警、存储、记录以及打印；
41、5）压力以及流量的控制；6）故障的自诊断，并且把信息传输到地区公司和管理处；7）监视站场变电和配电系统的状态；8）监视工艺站场和站控制室火灾、可燃气体泄漏等安全状况。(三) 站控制系统操作方式 调度控制中心控制：通常，根据调度控制中心下达的启/停命令，压力/流量设定值等，站控系统自动完成具体的操作。亦可切换到对各单体设备进行控制。 站控制：启/停命令，压力/流量设定值等由站操作员通过操作员工作站发布，由站控制系统自动完成。调度控制中心对站的自动控制进行监视。 就地控制：在现场对各种设备进行手动控制。调度控制中心对其进行监视。(四) 站控系统与调度控制中心之间的通信方式 站控制系统与北京调度控制
42、中心设一主一备的通信信道。通信介质为光缆和卫星，光缆信道为主信道；卫星为备用信道。各站控制系统与廊坊备用调度控制中心设一主一备的通信信道，主备通信信道均采用光缆信道。站控制系统与调度控制中心的通信速率为128kbps，为保障传输数据的正确性，误码率要低于10-6。(五) 数据通信系统 站控制系统的数据通信设备采用的是冗余的通信服务器 RCI。它基于IEC60870-5-104 协议，可以实现中心和站场之间的逢变则可变为报通信方式。站场内的通信服务器RCI 向下可以直接与站场内设备进行数据通信，向上可以与调度控制中心主通信服务器MRCI 与实时数据库进行数据的通信。这种通信结构的特点：1）支持“
43、逢变则报”通信方式；2）减少通信数据量，降低通信系统负荷；3）整合站控数据，减轻中心与站控数据处理的负担；4）站场判断数据是否需要上传，调度控制中心有足够的资源等待接收相应的数据 ；5）减少实时服务器负荷；6）具备远程诊断功能；7）减少维护和调度人员的工作负荷。2.5 站场防腐2.5.1 站场露空管道和设备的防腐 站内露空设备、管道采用涂装防腐涂料的方案防腐。用于露空管道及设备的防腐涂料，应满足国标GB/T21447-2008钢质管道外腐蚀控制关于架空管道外防腐层的要求，应具有与金属表面良好的粘结力、防水防大气腐蚀、耐紫外线老化、耐候性好，同时应具有良好的装饰性。 根据本工程工艺站场具有分布地
44、域广，具有紫外光强烈、温差大、风沙大的特点。推荐采用耐侯性、装饰性、自洁性和使用寿命优良的氟碳涂料，涂层结构和配套方案为：环氧富锌底漆（不低于80m）环氧云铁防锈中间漆（不低于140m）氟碳面漆（不低于100m），涂层干膜总厚度应320m。2.5.2 站场内埋地管道的防腐1）对管径规格集中，累计长度相对较长的DN200 的管道，在预制条件允许时尽可能采用三层PE 加强级外防腐层（如：与站外线路管道、放空管等管径一致的管道）。三层PE 防腐管道补口采用聚乙烯热收缩带。2）对规格多不适合在作业线上预制的短或小口径管道以及弯头，采用无溶剂液体环氧涂料再外缠绕聚乙烯胶粘带的复合结构防腐，以提高抗水汽渗
45、透和保证防腐层的完整性。3）对于站场（阀室）内的阀门（包括气液联动阀）及异构件埋地部位的防腐采用粘弹体防腐胶带+配套的聚丙烯防腐胶带结构。4）站内立管出入土部位，从地下100mm 至地面以上200mm 范围内采用带配套底漆的特加强级聚乙烯胶粘带进行防腐，再在管道出入地面上下各200mm 管段防腐层表面用。2.6 站场防雷 本工程除工艺装置区为第二类建筑物外，其余辅助用房均按第三类建筑物考虑：1) 防直击雷：有爆炸危险的露天布置的钢质密闭设备、容器等，必须设防雷接地。当其壁厚不小于4 mm 时，可不装设接闪器，但应接地，且接地点不应少于两处；两接地点间距离不宜大于30 m，冲击接地电阻不应大于30；当其壁厚小于4 mm 时，应设避雷针（线）保护。2) 防雷电感应：平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其距小于100 mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30 m；交叉净距小于100 mm 时，其交叉处也应跨接。铝箔缠带进行防护。2.7 供水供电2.7.1 供水 该站用水主要是设备场地冲洗水，每季度一次，13.0m/次，因本站为无人值守站，仅有一季度一次的生产用水要求，且用水量小，故采用罐车拉运的方式解决。2.7.2 供电
