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1、煤层气基础知识与运用,技术管理部贺立国,一、煤层气基本特性,二、燃气输配管网系统,三、CNG/LNG站介绍,四、煤层气常识问答,一、煤层气简介 煤层气俗称“瓦斯”，其主要成分是CH4（甲烷），与煤炭伴生、以吸附状态储存于煤层内的非常规煤层气。,天然气,常规天然气,非常规天然气,非伴生气,伴生气,煤层气,页岩气,纯气田气,凝析气,天然气,凝析油,1标准立方米煤层气相当于1.08升汽油或者0.94升柴油。其热值与天然气相当，可以与天然气混输混用，而且燃烧后很洁净，几乎不产生任何废气，是上等的工业原料和生活燃料。,基本特性：1、煤层气是一种混合气，主要成分甲烷（CH4），含量在95%以上，本身是一种
2、无色无味、易燃易爆气体，比空气轻，不溶于水。2、甲烷的分子量为16.04M，在标（101325Pa，00C）下，其密度为0.71Kg/m3,相对空气密度为0.55，热值为一般35.9MJ/m3-39.8 MJ/m3之间；3、天然气可液化，液化后其体积将缩小为气态的六百分之一。每立方米天然气完全燃烧需要大约十立方米空气助燃。,4、甲烷本身是无毒的，但空气中的甲烷含量达到10%以上时，人就会因氧气不足而呼吸困难，眩晕虚弱而失去知觉、昏迷甚至死亡；天然气中如含有一定量的硫化氢时，也具有毒性。硫化氢是一种具有强烈臭鸡蛋味的无色气味，当空气中的硫化氢浓度达到0.31毫克/升时，人的眼、口、鼻就会受到强烈
3、的刺激而造成流泪、怕光、头痛、呕吐；当空气中的硫化氢含量达到1.54毫克/升时，人就会死亡。因此，国家规定：对供应城市民用的天然气，每立方米中硫化氢含量要控制在20毫克以下；,爆炸极限 定义：当可燃气体、可燃液体的蒸气（或可燃粉尘）与空气混合并达到一定浓度时，遇到火源就会发生爆炸。这个能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸极限，通常用可燃气体、蒸气或粉尘在空气中的体积百分比来表示。甲烷的爆炸极限为5%-15%，当可燃物浓度低于爆炸下限时，遇到明火，既不会爆炸，也不会燃烧；高于爆炸上限时，遇到明火，虽然不会爆炸，但能够正常燃烧，若在浓度在5%-15%范围遇明火即可发生爆炸；在爆炸极限浓度范围内，当可燃
4、气体和助燃物恰好反应时，此时爆炸最强烈，其破坏性最大，下面以甲烷为例进行说明：燃烧反应：CH4+2O2=CO2+2H2O，可以看出甲烷与氧气的体积比为1:2时恰好完全反应，此时爆炸最为强烈，假设：混合气体的体积为100L，甲烷体积为VL，消耗O2的体积为2VL；空气体积（100-V）L；则（100-V）21%（空气中氧气的含量理论上占21%）=2V；解得V9.5L；因此甲烷在空气中所占的体积分数为9.5%时，爆炸最强烈；,天然气浓度测量中的单位换算 可燃气体检测中所涉及的单位分别有ppm、lel以及vol他们分别表示百万分之一、爆炸下限和体积浓度，单位表示是从小到大；ppm：指的是百万分之一。
5、如5ppm一氧化碳指的是空气中含有百万分之5的一氧化碳。LEL：指的是气体爆炸下限的浓度。如10%LEL指的是达到了气体爆炸下限浓度的10%VOL：指的是气体体积百分比。如5%VOL指的是特定气体在空气中的体积占5%。,相互之间的关系：一般来说ppm用在较为精确的测量；LEL用于测爆的场合；VOL的数量级是它们三个中最大的。我们举个例子：如甲烷的爆炸下限是5%VOL，所以10%LEL的甲烷气体有以下对应关系：10%LEL=5000ppm=0.5%VOL相互之间关系：10000ppm=1Vol%，而lel是把爆炸下限5Vol%均分为一百分，一份为1%LEL，平时我们所使用的测量LEL值得可燃气体
6、浓度检测仪器，所测量的值表示的是达到爆炸下限的百分数，也就是接近程度。,粘度 天然气的粘度 通常用甲烷粘度代替天然气的粘度。天然气的粘度与其组分的相对分子质量、组分、温度及压力有关。高压条件下，气体粘度随压力的增大而增大；气体粘度随温度的增高而降低；气体 粘度随相对分子质量的增大而降低。低压压力变化对气体粘度的影响不明显；气体粘度 随温度的增高而增大；气体粘度随相对分子质量的增大而减少。,燃烧热值 热值又称发热量，是单位质量或单位体积的可燃物质在完全烧尽时生成最简单最稳 定的化合物时所放出的热量，单位是 kJ/m或 kJ/kg。热值分为高热值和低热值。高热值：如果燃气和燃烧产物处于相同的基准温
7、度和压力下，燃烧生成的水全部冷 凝为液体，此时测定的热值为高热值，或称全热值。低热值：如果燃烧产物中的水保持气相，这时测定的热值为低热值，或称净热值。我们说天然气的热值都是低热值，大约为 37.62 兆焦（9000 大卡）/标准立方米。含烃气体比例越高，热值越高；含非烃气，尤其是含 CO2、N2 等气体比例越高，热值越低。,水露点 水露点是指在一定压力下与天然气的饱和水汽量对应的温度。此项要求是用来防止 在输气管道中有液态水析出。液态水在存在会加速天然气中酸性组分（H2S，CO2）对 钢材的腐蚀，还会形成固态天然气水合物，堵塞管道和设备。此外，液态水聚集要管道 低洼处，也会减少管道的流通面积，
8、影响输送效率。冬季水会结冰，也会堵塞管道和设备。因此，在天然气外输前，必须对之进行处理，以降低水露点。在我国，对于管输天 然气，要求其水露点应比可能达到的最低环境温度低 5摄氏度。,二氧化碳含量 二氧化碳也是天然气中的酸性组分，在有液态水存在时，对管道和设备也有腐蚀性。尤其是当有硫化氢、二氧化碳与水同时存在时，对钢材的腐蚀更加严重。此外，二氧化 碳还是天然气中的不可燃组分。因此，天然气中二氧化碳含量不应高于 2-4%。,硫含量 常用 H2S 和总 硫含量来表示。我国规定天然气的硫化氢含量应低于 6、20 mg/m3（一、二类气），对总硫含量一般要求低于 150、270、480mg/m3（一、二
9、、三类气），煤层气含硫量很低。,天然气加臭 天然气是易燃、易爆气体，本身无色、无味、无毒；使用的天然气中的臭味，是为了便于察觉天然气泄漏而 添加的一种臭剂。燃气加臭就是给燃气混入警觉性气味的过程，也就是通过加臭设备将气味输送到燃气管道，使其与燃气按一定比例混合，一旦燃气泄露，引起人们嗅觉刺激从而报警，以及时维修燃气设施。目前一般使 用的加臭剂是四氢噻酚，加入量按照相关规范规定，不会对人体有任何危害。加臭量的有关计算1、小时加臭量计算：小时流量加臭标准2、每分钟加臭次数计算：小时加臭量单次加臭量60 3、单次加臭量计算：日最大小时流量加臭标准60分钟50次，然后将计算结 果圆整至十分位小数（0.
10、1、0.2、0.3、0.4、0.5等）或整数1，注意圆整时一般进行进位。,例题：已知现阶段城南门站中压供气流量最大为35000Nm3/h，请计算设定单次加臭量和每分钟加臭频次？解：小时最大加臭量为：350000.02=700（g）每分钟最大加臭量：70060=11.67（g）=11.67（ml）按加臭泵最大50次频率，单次加臭量为：11.6750=0.23（ml）可取整为单次0.25 ml，因一格为1ml,所以一格需要1ml0.25 ml=4次，即为每格4次打完。11.670.25=46.68（次）,气体体积工况标况换算、气态方程的应用1、气体方程式 恒量C与气体的质量和种类有关。其中：P0-
11、标准状态下的气体压力10l.325kPa，单位KPa；T0-标准状态下的气体温度273.15K,，单位K；V0-标准状态下的气体体积,单位（m3）。P1-工作状态下的气体压力，单位KPa；T1-工作状态下的气体温度，单位K；V1-工作状态下的气体体积,单位（m3）。,一定质量的理想气体的压强、体积的乘积与热力学温度的比值是一个常数。适用条件:一定质量的某种理想气体。该公式可用于工况流量转标况计算，也可用于计算管存量中；2、相对压力、绝对压力以及摄氏温度、绝对温度单位换算1、P=P0+P1 2、K=K0+t1式中P表示绝对压力；P0表示当地大气压；P1表示相对压力；2式中K表示绝度温度；K0表示
12、开尔文温度273.15；t表示摄氏温度；,例题：某场站流量计修正仪发生故障，天然气输送量按照字轮计量数值进行计算转换，已知8:00时的字轮数为75829m3，9:00时的字轮数为76873 m3，期间天然气平均压力为350Kpa，天然气平均温度为5，请计算标准状况下的小时流量？解：期间工况流量为：76873-75828=1045m3按气态方程=4650.11(Nm3),常见气体压力单位换算 1标准大气压（atm）=0.101325兆帕(MPa)1Mpa=1000 KPa=10 bar=10 kgf/cm2（公斤力/平方厘米）=145psi（磅/平方英寸）1KPa=1000Pa=0.145 ps
13、i（磅/平方英寸）,煤层气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，是煤矿瓦斯爆炸事故的根源。山西省煤层气资源量约占全国煤层气资源量的27%。,煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强。,晋煤集团提出“先采气、后采煤，采煤采气一体化”,煤层气的开发利用具有一举多得的功效：1.提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应 2.有效减排温室气体，产生良好的环保效应 3.作为一种高效、洁净能源，商业化能产生 巨大的经济效益。,16个国家重大专项1.大型飞机、2.载人航天与探月工程3.高分辨率对地观测系统4.核心电子器件5.高端通用芯片及基础软件6.极大规模集成电路制造技术及成
14、套工艺7.新一代宽带无线移动通信 8.高档数控机床与基础制造技术9.大型油气田及煤层气开发10.大型先进压水堆及高温气冷堆核电站11.水体污染控制与治理12.转基因生物新品种培育13.重大新药创制14.艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治,“气化山西”之“四气”,2010年7月29日，时任山西省委书记袁纯清提出“气化山西”，加快“四气”产业一体化。“四气”煤层气、焦炉煤气、天然气和煤制天然气 省内主要从事天然气（煤层气）业务的单位：山西国新能源公司、山西国化公司、晋能集团山西燃气产业集团、晋煤集团（太原煤气化（托管）、集团公司煤层气事业部）,应用领域：发电化工冶金玻璃陶瓷炊事集中空调的燃料和原料
15、,煤层气的优势 1.价格低：目前晋城地区汽柴油价格为6元/升左右，而车用压缩煤层气价格为3.8元/标准立方米。,3.9,2.用量省:1NM3煤层气相当于1.08L汽油或者0.94L柴油。,3.污染少：使用煤层气后，尾气中 CO将减少90%以上，HC减少70%以上，NOx减少40%左右，CO2减少24%以上，SO2减少90%，噪声降低40%左右。,4.使用安全：（1）煤层气相对密度为0.58-0.62，轻于空气，一旦泄漏后易扩散，不易积聚着火，汽柴油呈液态，不易散失，易于着火爆炸。,（2）煤层气自燃点为650,汽柴油自燃点为510-530,故煤层气比汽柴油泄漏后着火的危险性少。,（3）煤层气成份
16、不含CO，减少了泄漏时对人畜生命造成危害。,（4）防爆炸，煤层气汽车用钢瓶是高压容器，试验压力高于工作压力4倍，且装有防爆措施。而汽柴油汽车油箱系非压力容器，碰撞着火后容易爆炸。,5.延长汽车发动机的使用寿命及维修周期：（1）煤层气辛烷值大于100，高于汽柴油5-10%，故运行平稳无爆震。（2）煤层气燃烧充分，对机油污染小，减少发动机的磨损，延长发动机的寿命及维修周期。,6.车辆维修保养费用较使用汽柴油低。延长更换机油和机油滤芯、汽油滤芯、空气滤芯和清洗节气门的时间。,二、燃气输配管网系统,天然气输配系统的构成 1、城市燃气的供应方式（1）管道天然气 指通过长输管道把天然气引入到各个城市。液化
17、天然气（缩写为 LNG）指在一个大气压下，天然气被冷却至约-162 时，可以由气态转变成液态，其体积约小为同量气态天然气体积的 1/600，重量仅为同 体积水的 45%左右。压缩天然气（缩写为 CNG）指把天然气加压到 2025Mpa 的压力后以气态储存 在容器中的方式。它与管道天然气的组分相同。,天然气管道输配系统流程 天然气从气井开采出来以后，经过矿场集输管道集中到净化厂，处理后，由长输管 道输送至城市管网，供给工业和民用的用户。由气井到用户，天然气都在密闭的状态下输送，形成一个输气系统。长输管道是连接气田净化处理厂与城市之间的干线输气管道，它具有输气量大，压力高，运距长的特点。城市燃气管
18、道由门站，线路工程及其附属设施组成，根据用户情况和管线距离条件，输气管道设有调压站，计量站及阀室，通过分输站或计量站将天然气调压后输往城镇配 气管网或直接输往用户。接受站(门站)负责接受天然气输入城镇使用的燃气，进行计量、质量检测，按城镇 供气的输配要求，控制与调节向城镇供应的天然气的流量与压力，必要时还需对天然气进行净化。,城镇燃气管网输配系统,城市燃气管网的分类及其选择1 根据用途分类 1）长距离输气管线 区的气源点。2）城市燃气管道 3）工业企业燃气管道,根据形状分类 城市管网根据形状可分为：（1）枝状管网。枝状管网形状像树枝，其特点是其中的每个用气点的气体只可能来自一个方向，一般只适用
19、于较小的城市或企业内部，起源单一，如遭到破坏是可以立即切断起源；（2）环状管网。由若干封闭成环的管段组成，流入环中某管段的气体可由一条管段或同时由多条管段供给。使用环状管网能够使气体分配调节更加灵活可靠，尤其是当管网局部破坏时管网仍可以运转，不会影响整个管网的供气；此外，在环状管网中气体压力的分布比较均匀，天然气可同时沿几条管道流动，因此，环状管网的直径可比枝状管网小一些。（3）环枝状管网。环状与枝状混合使用的一种管网形式，是工程设计中常用的管网形式。市中各级压力管网的干管，特别是中压以上干管，是供气的主动脉，为保证供气的安全可靠，应连成环网。初建时也可以是树枝状或半环状，逐步发展成环网。,根
20、据敷设方式分类 1）地下燃气管道 2）架空燃气管道敷设。一般在城市中常采用地下敷设。在管道通过障碍时，或在工厂区为了管理维修方便，采用架空其干管及支管的末端连接城市或大型工业企业，作为该供应。根据输气压力分类 天然气管道之所以要根据输气压力来分级，是因为天然气管道的气密性与其他管道 相比，有特别严格的要求，漏气可能导致火灾、爆炸、中毒或其他事故。管道中的压力 越高，管道接头脱开或管道本身出现裂缝的可能性和危险性也越大。当管道内燃气的压力不同时，对管道材质、安装质量、检验标准和运行管理的要求也不同。,我国城市燃气管道根据输气压力般分为：（1）高压 A 燃气管道：2.5MPaP4.0MPa；（2）
21、高压 B 燃气管道：1.6MPaP2.5MPa；（3）次高压 A 燃气管道：0.8MPaP1.6MPa；（4）次高压 B 燃气管道：0.4MPaP0.8MPa；（5）中压 A 燃气管道：0.2MPaP0.4MPa。（6）中压 B 燃气管道：0.01MPaP0.2MPa（7）.低压燃气管道：P0.01MPa,城市燃气管网及其选择1 城市燃气输配系统的构成 现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分构成：1）低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。2）城市燃气分配站或压气站、各种类型的调压站或调压装置，3）储配站。4）监控与调度中心；5）维护管理中心。输配系统应保证不间断地、可靠
22、地给用户供气，在运行管理方面应是安全的在维修检测方面应是简便的。还应考虑在检修或发生故障时，可关断某些部分管段而不致影响 全系统的工作。,2 城市燃气管网系统 城市输配系统的主要部分是燃气管网，根据所采用的管网压力级制不同可分为：1）一级系统：仅用低压管网来分配和供给燃气，一般只适用于小城镇的供气。如供气范围较大时，则输送单位体积燃气的管材用量将急剧增加。2）两级系统：由低压和中压 B 或低压和中压A两级管道组成 3）三级系统：包括低压、中压和高压的三级管网。4）多级系统：由低压、中压 B、中压 A 和高压 B，甚至高压 A 的管网组成。,3 采用不同压力级制的必要性城市燃气输配系统中管网采用
23、不同的压力级制，其原因如下：1）管网采用不同的压力级制是比较经济的。因为大部分燃气由较高压力的管道输送，管道的管径可以选得小一些，管道单位长度的压力损失可以选得大一些，以节省管材。如由城市的某一地区输送大量燃气到另一地区，则采用较高的输气压力比较经济合理，有时对城市里的大型工业企业用户，可敷设压力较高的专用输气管线。当然，管网 内燃气的压力增高后，输送燃气所消耗的能量可能也随之增加。2）各类用户需要的燃气压力不同。如居民用户和小型公共建筑用户需要低压燃气，而大型工业企业则需要中压或高压燃气。,1.牺牲阳极法:将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使 被保护体极化
24、以降低腐蚀速率的方法。在被保护金属与牺牲阳极所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的 电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对阴极的被保护金属体的防护 2.强制电流保护法将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率的方法。,燃气输配系统的供需平衡 原因：城市燃气的需用工况是不均匀的，随月、日、时而变化，但一般燃气气源的供应量 是均匀的，不可能完全随需用工况而变化。为了解决均匀供气与不均匀耗气之间的矛盾，不间断地向用户供应燃气，保证各类燃气用户有足够流量和正常压力的燃气，必须采取 合适的方法使燃气输
25、配系统供需平衡。供需平衡方法 1 改变气源的生产能力和设置机动气源 采用改变气源的生产能力和设置机动气源，必须考虑气源运转、停止的难易程度、气源生产负荷变化的可能性和变化的幅度。同时应考虑供气的安全可靠和技术经济合理 性。2 利用缓冲用户和发挥调度的作用 一些大型的工业企业、锅炉房等都可作为城市燃气供应的缓冲用户。夏季用气低峰时，把余气供给它们燃烧，而冬季高峰时，这些缓冲用户改烧固体燃料或液体燃料。此方法平衡季节不均匀用气及一部分日不均匀用气。可采用调整大型工业企业用户厂休日和作息时间，以平衡部分日不均匀用气。此外，还采用计划调配用气的方法。随时掌握各工业企业的实际用气和计划用气量。对居民生活
26、用户和公共建筑用户则设一些测点，在测点装置燃气总计量表，掌握用气情 况。根据工业企业、居民生活及公共建筑的用气量和用气工况，制定调度计划，通过 调度计划调整供气量。3利用储气设施,燃气用户分类及供气原则 城市燃气用户按照用户类型分类为：居民生活用气、商业、公福用气、工业企业生产用气、采暖通风和空调用气、燃气汽车用气、发电用气、化工原料用气。1、居民生活用气 居民生活用气主要指居民用于炊事、日常生活用热水的用气,是城市燃气供应的基本用户，应优先供应和发展。2、商业、公福用气 包括职工食堂、幼儿园、托儿所、医院、饭店、宾馆、机关、学校和科研单位等的用气，燃气除了主要用于炊事和热水外，部分学校科研单
27、位还用于实验室。商业用户也是城市燃气供应的基本用户。,3、工业企业生产用气 工业企业生产设备和生产过程作为燃料的用气。4、采暖通风和空调用气 指上述三类用气中较大型采暖通风和空调设施的用气。5、燃气汽车用气 燃气汽车在近年得到了很大的发展，燃气汽车用量出现显著增长。6、发电用气 发电用气一般以天然气为燃料并由长输管线系统直供。,各类用户的用气量指 1、居民生活用气量指标 居民生活用气量指标又称为用气定额，是指每人每年消耗的燃气量（折算为热量）。2、商业、公福用气量指标 商业、公福用气量指标是指成品或单位设施或每人每年消耗的燃气量（折算为热量）。3、采暖通风和空调用气量指标 应该按照城市热力管网
28、设计规范或当地建筑物耗热量指标确定。4、4、燃气汽车用气量指标 与汽车种类、车型和单位时间运营里程有关。,主要输配设备钢管：按照加工工艺分类 无缝钢管：热轧无缝钢管、冷拔无缝钢管；焊接钢管：螺旋缝焊接钢管、直缝高频焊接钢管、镀锌焊接钢管。我国现阶段长输管道管道一般采用螺旋缝双面埋弧焊钢管，。我公司“西区东送”管道设计压力 4.5MPa，属高压 A 类，管道采用螺旋缝双面埋弧焊钢管，用防腐（高强度管线钢 X52（L360）制成，加强级 3PE 防腐（GB/T 9711.2-1999）线路：为便于管道的维护管理，管道沿线应设置的标志有以下几种:应设置里程桩、转角桩，并标明管道的主要参数；沿管道起点
29、至终点每隔 1km 连续设置阴极保护测试桩，可同里程桩结合设置，置于 物流前进方向左侧；管道与公路、铁路、河流和地下构筑物交叉处两侧应设置标志桩，通航河流上的穿 跨越工程，必须设置警示牌；在易于遭到车辆碰撞和人畜破坏的管段应设置警示牌，并应采取保护措施；采用高耸塔架的跨越工程，当影响飞机飞行安全时，应设置警示灯。,阀门 按用途和作用分类，可分为：截断阀类 主要用于截断或接通管路中的介质流。如截止阀、闸阀、球阀、旋塞阀、蝶阀、隔膜阀等。止回阀类用于阻止介质倒流。如各种不同结构的止回阀。调节阀类 主要用于调节管路中介质的压力和流量。如调节阀、节流阀、减压阀等。分流阀类 用于改变管路中介质流动的方向
30、，起分配、分流或混合介质的作用。用于超压安全保护，排放多余介质，防止压力超过规定数值。如各种类型的安全阀。多用阀类用于替代两个、三个甚至更多个类型的阀门。如截止止回阀、止回球阀、截止止回安全阀等。其他特殊专用阀类 如排污阀、放空阀、清焦阀、清管阀等。,常见阀门结构及优缺点 球阀：启闭件是一个球体，实现开启和关闭的目的。球阀：启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转 90实现开启和关闭的目的。实现开启和关闭的目的 球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀在管道上主要用于切断、分配和改变介质流动方向。球阀的种类：常见的球阀按球阀结构分为浮动式球阀和固定式球阀,优点：具有最低的流阻（
31、实际为 0）；在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封；可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为 0.05-0.1s；工作介质在双面上密封可靠；在全开和全闭时，高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀；全焊接阀体的球阀，可以 直埋于地下，使阀门内件不受浸蚀，最高使用寿命可达 30 年，是石油、天然气管线最理 想的阀门。缺点：球阀最主要的阀座密封圈材料是聚四氟乙烯，低温时密封材料变硬时，密封 的可靠性就受到破坏。聚四氟乙烯的耐温等级较低，只能在小于 180情况下使用。长期 使用的情况下，一般只会在 120以下使用；调节性能相对于截止阀要差一些，尤其是气 动阀（或电动阀）。,截止阀：是指关闭件（阀瓣）
32、沿阀座中心线移动的阀门。根据阀瓣的这种移动形式，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，阀座通口的变化是与阀瓣行程成正比例关系。该类阀门的阀杆开启或关闭行程相对较短，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，而且具有非常可靠的切断功能，又由于阀座通口的变化与阀瓣的行程成正比例关系，非常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。常适合于对流量的调节。因此，这种类型的阀门非常迁合作为切断或调节以及节流用。,优点：在开启和关闭过程中，由于阀瓣与阀体密封面间的磨擦力比闸阀小，因而耐 磨；开启高度一般仅
33、为阀座通道的 1/4，因此比闸阀小得多；通常在阀体和阀瓣上只有一 个密封面，因而制造工艺性比较好，便于维修；由于其填料一般为石棉与石墨的混合物，故耐温等级较高。缺点：由于介质通过阀门的流动方向发生了变化，因此截止阀的最小流阻也较高于 大多数其他类型的阀门；由于行程较长，开启速度较球阀慢。,调压设备调压器分类 燃气调压器（减压阀，燃气调压器（gas pressure regulator）俗称减压阀，是通过自动改变经调节阀的燃）俗称减压阀 气流量而使出口燃气保持规定压力的设备，通常分为直接作用式和间接作用式两种。目前运行的城市天然气门站多采用截止式调压器和轴流式调压器，这两种调压器均为间接作用调压
34、器，即通过指挥器与主调压器联合作用实现调压。截止式调压器 调压器的阀口为非全通径(即阀口全开口径比调压器口径要小)，阀体采用铸造，少数部件锻造，制造成本比轴流式调压器低。气体下进上出，在调压器内做逆“Z”字形流动，一方面气体会产生气蚀，冲刷阀体死角；另一方面气体在阀体内 2 次转弯会产生一定压 力损失和较大的噪声。,轴流式调压器 调压器阀体采用锻钢制造，与铸钢相比锻钢的金属晶粒更细、更致密，从而具有更 高的强度和金属致密度，锻钢阀体在高压工况下使用安全性更高。气体通过调压器时为直线(轴向)流动，不会产生气蚀。调压器阀口为全通径(即阀口全开口径与调压器口径相同)，一方面阀体阻力小、流态好、同等工
35、况下产生的噪声比截 止式调压器小，同等口径、同等压力下，轴流式调压器的额定流量要高出截止式调压器 15%以上；另一方面，气体携带的微小固体杂质(灰尘等)不易淤积在阀口造成调压器关闭不严等故障，在实际应用中轴流式调压器故障率要低于截止式调压器。,紧急切断阀 这是一种安全装置，当某些故障引起调压器出口压力达到予定介入值时，它立即自 动截断气流阻止燃气继续流向下游，从而保障用户安全。需要时也可手动操纵该装置截断气流。,常规故障原因调压器工作不正常，也有可能是指挥器的故障，详见指挥器的常见故障原因。调压器阀口不开：调压器无进出口压力，指挥器无进出口压力，调压器的皮膜损害。调压器出口设定压力降低：进口压
36、力不够，实际流量超过调压器的设计流量，指挥器送气部分损坏，过滤器进口堵塞。调压器的出口设定压力升高：密封件磨损、阀口密封垫片磨损。调压器震颤：取压管连接错位、流量过低、指挥器上的取压泄压阀孔口径不对。结冰：调压前的热交换系统（电热带）不工作或热量不足、流量过低。,计量设备 随着计量技术的不断发展，贸易交接计量采用的流量计已由过去的孔板流量计、涡街流量计发展到目前较为认同的涡轮流量计和超声波流量计、罗茨流量计。,涡轮流量计涡轮流量计是一种速度式仪表，它具有精度高，重复性好，结构简单，运动部件少，耐高压，测量范围宽，体积小，重量轻，压力损失小，维修方便等优点，用于封闭管道 中测量低粘度气体的体积流
37、量和总量。,计量原理：计量时气流通过进口端的整流器后，作用在轴向安装的叶轮上，叶轮的转数和气体的流速成正比，通过涡轮蜗杆及磁耦合机构将叶轮的转动传送至表头计数器。流量计机械表头显示工况压力和温度条件下的累计体积流量。流量计本体包括了带有涡轮轴的测量系统。测量元件的上游安装了整流器，能充分消除气流的扰动和旋涡，使气体平稳的通过测量元件。承压侧的涡轮产生的旋转运动通过涡轮涡杆及磁耦合机构传送到非承压侧的表头，涡轮转数经过表头的齿轮机构被减速，减速比可通过选择适当的可调节齿轮进行调整，机械计数器显示出工况下的体积流量，同时输出相应的低频脉冲信号。在涡轮流量计的叶轮和辅助叶轮上输出感应式高频信号。,辅
38、助叶轮是一个凸轮，它与涡轮安装在同一个轴上，能与涡轮同步工作。涡轮流量计是精密的测量仪器械，在运输、储存及操作过程中要特别注意。不要堵 塞下游管线及下游调压站，这样会产生过高的流速而造成涡轮的损害。涡轮流量计短期的最大超负荷能力为 1.2Qmax。这样的负载情况应尽量避免，为了保护流量计要避免不必要的高流速。气流要避免振动和跳动，并且减少异类颗粒、尘土及液体的含量。建议在涡轮流量 计前面安装过滤器和分离器。涡轮流量计的上游不应有影响气流的因素。,优点：涡轮流量计精度高，重复性高，无零点漂移，抗干扰能力强，量程范围宽，结构紧凑 缺点：不适合长期使用，它不能长期保持校准状态；要求上游管道长度应有不
39、小于 2D 的等径直管段；不适合脏污介质。维护：所有涡轮流量计都配有润滑油泵。润滑油的加注必须遵循操作说明书。如果 使用清洁气体，可以每 3 个月注一次油；如果气体中含有杂质或者有冷凝物，则必须较 频繁地加注润滑油。,超声波流量计 气体超声波流量计是 20 世纪 90 年代后期才成熟起来的一种新型流量计，它具有无可动部件、无阻力件、无压损、量程比宽、准确度高、全自动化、可测量双向流、含液 流等特点。气体超声波领域用得最多的是传播时间差法，即时差式气体超声波流量计。超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流 量和大管径流量，它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失
40、，且便于安装；可以 测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量；超声波流量计的测量范围大，管径范围从 20mmm，不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响；可以做成 捆绑式、管道式和便携式三种形式。,超声波流量计虽然有很多有点，但也有其固有的缺点：温度测量范围不高，一般只能测量温度低于 200的流体；抗干扰能力差；易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超 声杂音干扰、影响测量精度；前后直管段要求严格，否则离散性差，测量精度低；测量 管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量 显示,超声波流量计的测量原理：超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒 法等
41、。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波 脉冲顺水流和逆水流时速 度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原 理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出 流量。时差法测量原理，利用声波在流体中传播时因流体流动方 向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间 t1 和逆流传播时间 t2 的差值,从而 计算流体流动的速度和流量。,罗茨流量计 罗茨腰轮流量计简称腰轮流量计，主要用于对管道中液体流量进行连续或间歇测量 的高精度计量仪表。它具有精度高、可靠性好、重量轻、寿命长、运行噪声低、安装使 用方便等特点。罗茨流量计及
42、其工作原理工作原理：被测气体进入仪表进气口后，会在仪表腔内形成压力差，从而使叶轮转动，而定时齿轮会与叶轮同步反向转动。叶轮每旋转一周就会有固定体积流量从出口排出。这样，通过精密的齿轮传动，就可以将叶轮的旋转转换成固定体积的气体流过。齿轮的 转动经磁耦合器传递给记数器，所以计数器就可以计量流过的气体体积。,清管设备清管设备是管道在施工和运行中必需的设备之一。其作用包括：清除管壁内部污物，提高管输效率，新建管道还包括清除管内积水、焊渣和其他杂物，智能型清管设备还具 有测量检查管道周向变形、管道内壁损伤腐蚀情况和检测漏气点等功能。清管设备主要部分包括：清管器收发筒和盲板；清管器收发筒 隔断阀；清管器
43、收发筒旁通平衡阀和平衡管线；连接在装置上的导向弯头；线路 主阀；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。,清管器 清管器有清管球、皮碗清管器和智能型清管器等。清管球 清管球是由氯丁橡胶制成的，呈球状，耐磨耐油，当管道直径小于 100mm 时，清管球为实心球；而当管道直径大于 100mm 时，清管球为空心球。长输管道中所用 清管球大多为空心球。空心球壁厚为 3050mm，球上有一可以密封的注水孔，孔上有一单向阀。当使用时注入液体使其球径调节到过盈于管径的 5%8%。当管道温度低于 0时，球内注入的为低凝固点液体(如甘醇)，以防止冻结
44、。清管球在清管时，表面将受 到磨损，只要清管球壁厚磨损偏差小于 10%和注水不漏，清管球就可以多次使用。,皮碗清管器 它由刚性骨架、皮碗、压板、导向器等组成。当皮碗清管器工作时，其皮碗将与管道紧紧贴合，气体在前后产生一压差，从而推动清管器 的运动，并把污物清出管外。皮碗清管器还能清除固体阻塞物。同时，由于它保持固定 的方向运动，所以它还能作为基体携带各种检测仪器。清管器的皮碗形状是决定清管器 性能的一个重要因素。按照皮碗的形状可分为锥面、平面和球面三种皮碗清管器，其中锥形皮碗较为通用，使用广泛；平面皮碗清除块状固体阻塞物能力强；球面皮碗通过管道系 统能力好，允许有较大的变形量。皮碗材料多为氯丁
45、橡胶、丁腈橡 胶和聚酯类橡胶。,智能型清管器 除了上述介绍的两种清管器外，还有一些其他类型的清管器，特别是智能清管器。其作用也不仅仅是清管，并且可用于检测管道变形、管道腐蚀、管道埋深等。智能清管 器按其测量原理可分为磁通检测清管器、超声波检测清管器和摄像机检测清管器等。,过滤设备 旋风分离器设备的主要功能是尽可能除去输送介质气体中携带的固体颗粒杂质和液 滴，达到气固液分离，以保证管道及设备的正常运行。适用于各种燃气及其他非腐蚀性 气体。净化原理：旋风管是一个利用离心原理的 2 英寸的管状物。待过滤的燃气从进气口进入，在管内 形成旋流，由于固、液颗粒和燃气的密度差异，在 离心力的作用下分离，清洁
46、燃气从上导管流走，固液颗粒从下导管落入过滤器底部，从排污口排走。,普通过滤器 主要由接管、筒体、滤芯、法兰、法兰盖及紧固件等组成。安装在管道 上能除去流体中的杂质，使设备、仪表能正常工作和运转，达到稳定工艺过程，保障安 全生产的作用。工作原理：当液体通过筒体进入滤篮后，固体杂质颗粒被阻挡在滤篮内，而洁净的流体通过滤 篮、由过滤器出口排出。当需要清洗时，旋开主管底部螺塞，排净流体，拆卸法兰盖，清洗后重新装入即可。因此，使用维护极为方便。,SCADA 系统 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA 系统
47、是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信 号报警等各项功能。SCADA 系统及其他控制系统的人机界面的开发平台，为用户提供快速地构建数据采 集和实时监控功能服务。,SCADA 系统的构成 系统由主控系统、通讯系统和终端系统构成。SCADA 系统由主控系统、通讯系统和终端系统构成。主控系统 是整个 SCADA 系统的中心，它负责对所有采集的数据、信息进行分析、处理，指挥、控制整个系统的运转，亦称调度中心（MCC）；通讯系统 负责主控系统和终端系统之间的数据传输。终端系统 负责现场信息的采集、控制和上传
48、。数据采集系统，亦称站控系统；,压力表对压力的理解：压力概念，实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力的大小。绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力。正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。差压：两个压力之间的差值。表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。压力表：以大气压力为基准，用于测量小于或大于大气压力的仪表。,排污量计算排污时流速按以下标准进行测算：（1）、排污设备工作压力为0.4MPa时，排污流速按50m/s计算；（2）、排污设备工作压力高于0.4MPa时，排污流速按下式计算：P实 流速=50
49、m/s 进行计算 0.4其中：P实为设备实际工作压力，单位MPa。（3）、排污量V=流速St其中：S排污管道截面积，单位m2;T排污时间，单位s。,2、例题：已知2011年4月25日城西门站1101路过滤器排污，排污时工作压力为4.06MPa，排污时间为12s，请计算排污损失的天然气量。解：P实 流速=50 m/s 0.4 4.06=50 m/s=507.5m/s 0.4排污量V=流速St=507.53.140.025212=12m3,管道流量、管径和流速的关系V 表示天然气在管道内的流速m/s；Q 表示天然气的流量；值取3.14；D 为管道内径 m；例如：东湟站出站DN400管道进行了改线，
50、现有对该段管线进行天然气直接置换，阀门控制通过站内计量路后端球阀进行，要求流速控制在3m/s以内，请问流量最大不应超过多少？解答：根据公式V=得到 Q=900 V,管存量计算Q储=管道的储气量，Nm3;V管道的容积,m3;T0293.15K;P00.101325Mpa;T气体的平均温度；P1m管道计算段内气体的最高平均压力（绝），Mpa；P2m管道计算段内气体的最低平均压力（绝），Mpa；Z1、Z2对应P1m、P2m时的气体压缩系数。实际计算当中，压力取平均值，压缩因子也相应为一定值近似看做1，可按气体状态方程计算；,有关圆柱体截面积和体积的计算横截面积：S=D2/4体积：V=Sh S表示圆柱
