摘要：歸屬于不同業(yè)主的兩個區(qū)域天然氣管網(wǎng)聯(lián)通時，解決貿(mào)易結(jié)算的“雙向計量”是一道難題，儀表量程下限以及“微流動”工況決定了單從計量儀表本身入手難以很好解決問題，有必要另辟蹊徑。為此，開發(fā)出了一種簡便的雙向計量系統(tǒng)，即采用2套常規(guī)的計量回路，通過設置相應的自動控制組件、電動閥或手動控制閥，對計量系統(tǒng)進行自動控制或手動控制，實現(xiàn)了2個獨立天然氣管網(wǎng)的互聯(lián)互通，在解決管網(wǎng)間雙向聯(lián)通、雙向計量問題的同時，又避免了微流量或低流量狀態(tài)下計量儀表精度失準的問題。該計量系統(tǒng)技術(shù)可靠、工藝簡單、投資少，是一種很有應用前景的計量模式。
關(guān)鍵詞：天然氣管網(wǎng)；聯(lián)網(wǎng)；雙向計量；計量儀表；低流量；低量程限制；計量精度；計量回路
隨著城市化進程的不斷發(fā)展，原來分別供應各城市或各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、各自獨立的天然氣供應管網(wǎng)如能聯(lián)通起來實現(xiàn)互聯(lián)互通，形成一個統(tǒng)一的供氣大管網(wǎng)，不僅有利于平衡整個供氣管網(wǎng)的負荷，而且能夠極大地提高供氣管網(wǎng)的利用效率，減少輸配管網(wǎng)的投資費用，提高供氣的安全性和靈活性。
但是，這些各自獨立的區(qū)域天然氣管網(wǎng)的資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)和經(jīng)營權(quán)往往分屬于不同的業(yè)主，管網(wǎng)聯(lián)通后由于天然氣的流動性，勢必存在天然氣貿(mào)易結(jié)算中的計量問題。天然氣在管網(wǎng)中的流動可能是雙向的，由此帶來了天然氣管網(wǎng)雙向計量的難題[1]。
解決雙向計量問題是天然氣管網(wǎng)互聯(lián)互通的前提和基礎(chǔ)。按照目前天然氣計量的技術(shù)現(xiàn)狀，即便某些具備雙向計量功能的高精度進口計量儀表，也不可避免地存在著儀表低量程限制問題[2]，即流經(jīng)計量儀表的天然氣實際流量較小時，儀表計量精度不能得到保證，或者根本就無法進行計量?？梢姡瑔螐挠嬃績x表本身的技術(shù)層入手，目前還難以很好地解決天然氣管網(wǎng)雙向計量這一難題，有必要另辟蹊徑，避開儀表低量程限制這一瓶頸，開發(fā)出一種簡便、實用、可靠的新技術(shù)[3～4]。
1 雙向計量系統(tǒng)基本思路
圖1是兩個天然氣管網(wǎng)互聯(lián)互通實現(xiàn)雙向計量的工作原理圖。
在兩個天然氣管網(wǎng)(A、B)聯(lián)通處的兩側(cè)分別設置用于測量管網(wǎng)實際運行壓力的壓力表(P1、P2)，同時設置兩個方向相反的單向計量通道：A管網(wǎng)通過計量儀表a向B管網(wǎng)補充天然氣；B管網(wǎng)通過計量儀表b向A管網(wǎng)補充天然氣。
當兩個天然氣管網(wǎng)兩側(cè)的壓力差達到預定值(M)時，開啟相應的計量儀表(a或b)通道計量，壓力高的天然氣管網(wǎng)向壓力低的天然氣管網(wǎng)輸氣，實現(xiàn)兩個天然氣管網(wǎng)的互聯(lián)互通。而當計量儀表流量檢測值降低到一定值(N，儀表量程下限值)時，該通道閥門關(guān)閉，兩個天然氣管網(wǎng)斷開聯(lián)通并停止計量，避免計量儀表在其量程下限位置工作而導致計量失準。當兩個天然氣管網(wǎng)的壓力差再次大于預定值(M)時，則再次開啟計量通道。
天然氣管網(wǎng)的聯(lián)通既可由自動控制系統(tǒng)依據(jù)檢測信號自動完成，也可由人工操作實現(xiàn)，方便實用，在解央兩個天然氣管網(wǎng)之間雙向聯(lián)通、雙向計量問題的同時，又可避免在微流量或低流量狀態(tài)下計量儀表精度失準的問題，是一種有效的雙向計量方法[5]。
2 雙向計量系統(tǒng)技術(shù)方案
如圖1所示：壓力表P1、P2分別用于檢測天然氣管網(wǎng)A、B的壓力值p1、p2，(p1-p2)為兩個天然氣管網(wǎng)的壓力差值；計量儀表a與閥門Va1、Va2組成A管網(wǎng)向B管網(wǎng)輸氣的通道；計量儀表b與閥門Vb1、Vb2組成B管網(wǎng)向A管網(wǎng)輸氣的通道。計量儀表前后閥門是自動啟閉的電磁閥，也可以由人工控制。
M為兩個天然氣管網(wǎng)實現(xiàn)雙向聯(lián)通的壓力差設定值，若兩個天然氣管網(wǎng)間的壓差高于該值，則兩個天然氣管網(wǎng)實現(xiàn)聯(lián)通；N為取消兩個天然氣管網(wǎng)聯(lián)通的流量設定值，若管網(wǎng)流量低于該值，則相應的閥門關(guān)閉，兩個天然氣管網(wǎng)處于不聯(lián)通狀態(tài)。
2.1 “自動”模式下運行的計量系統(tǒng)
1) 當A、B管網(wǎng)壓力差較小，未達到聯(lián)網(wǎng)起點壓差時。即︱p1-p2︱＜M，表明兩個天然氣管網(wǎng)間壓力差別不大，平衡管網(wǎng)負荷(管網(wǎng)聯(lián)通)的需求不迫切。若此時聯(lián)通兩個天然氣管網(wǎng)，則流經(jīng)計量儀表的天然氣流量較小，計量儀表處于低量程范圍(量程下限位置)，不能保證計量精度。因此，此狀態(tài)下，Va1、Va2、Vb1和Vb2關(guān)閉，切斷兩個天然氣管網(wǎng)間的聯(lián)系(不聯(lián)通)。兩個天然氣管網(wǎng)長期不聯(lián)通時，應關(guān)閉總閥V。
2) 當兩個天然氣管網(wǎng)間壓力差增大，且(p1-p2)≥M，表明A管網(wǎng)的壓力遠大于B管網(wǎng)的壓力，此時B管網(wǎng)迫切需要從A管網(wǎng)得到氣源補充，提高自身管網(wǎng)壓力以滿足用戶的用氣需求。此時，總閥門V開啟，計量儀表前閥門V小表后閥門Va1。同時開啟，計量儀表a通道聯(lián)通；Vb1、Vb2關(guān)閉，計量儀表b通道處于斷開狀態(tài)。A管網(wǎng)向B管網(wǎng)補充供氣，并由計量儀表a進行計量。當計量儀表a的流量檢測值低于N時，總閥門V、計量儀表前閥門Va1同時關(guān)閉，A管網(wǎng)停止向B管網(wǎng)輸氣，避免計量儀表a進入低量程(量程下限)而導致計量失準[6]。
3) 而當(p1-p2)≤-M時，A管網(wǎng)的壓力遠小于B管網(wǎng)的壓力，此時A管網(wǎng)迫切需要從B管網(wǎng)得到氣源補充，提高自身管網(wǎng)壓力以滿足用戶的用氣需求。此時，總閥門V開啟，計量儀表前閥門Vb1、表后閥門Vb2同時開啟，計量儀表b通道聯(lián)通；Va1、Va2關(guān)閉，計量儀表a通道處于斷開狀態(tài)。B管網(wǎng)向A管網(wǎng)供氣，并由計量儀表b進行計量。當計量儀表b的流量檢測值低于N時，總閥門V、計量儀表前閥門Vb1同時關(guān)閉，B管網(wǎng)停止向A管網(wǎng)輸氣，避免計量儀表b進入低量程(量程下限)而導致計量失準。
4) 為避免流量快速變化而對計量儀表造成較大的沖擊，閥門Va1、Va2、Vb1和Vb2選用具有阻尼特性的慢開(關(guān))型電磁閥。
2.2 “手動”模式下運行的計量系統(tǒng)
根據(jù)兩個天然氣管網(wǎng)壓力的差值，手動操作各控制閥門，實現(xiàn)兩個天然氣管網(wǎng)間的聯(lián)通或斷開。聯(lián)網(wǎng)時，視具體情況分別由計量儀表a或計量儀表b進行計量，并避開流量計的低限流量(量程下限)值，同時解決貿(mào)易結(jié)算準確性和管網(wǎng)各點壓力均衡性的難題。
3 結(jié)束語
天然氣管網(wǎng)雙向計量系統(tǒng)及其技術(shù)方案，以簡潔的工藝和較少的投資費用，實現(xiàn)了兩個獨立天然氣管網(wǎng)的互聯(lián)互通，使管網(wǎng)各點壓力得以均衡，大大提高了管網(wǎng)的利用效率，增強了天然氣管網(wǎng)運行的安全性和靈活性，提高了大管網(wǎng)的調(diào)峰儲氣能力，運行可靠，既節(jié)省了進口昂貴雙向計量儀表的費朋，又避免了低流量狀態(tài)下計量儀表精度失準的問題，是一種很有前景的計量模式。
參考文獻
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[2] 巴洪俠，沈淑麗，田哲.天然氣計量中存在的問題及對策[J].企業(yè)標準化，2007(6)：42.
[3] 周淑慧，李廣，李偉.我國城市燃氣市場發(fā)展態(tài)勢[J].煤氣與熱力，2008，28(8)：B32-B36.
[4] 安建川，梁光川.天然氣計量技術(shù)現(xiàn)狀及趨勢[J].內(nèi)蒙古石油化工，2007，33(1)：42-45.
[5] 羅東曉.聯(lián)通不同供氣區(qū)域管網(wǎng)的雙向計量及聯(lián)通的方法及系統(tǒng)：中國，201010568415.0[P].2010-12-01.
[6] 周健，柴清云，趙金茹.關(guān)于燃氣民用計量表管理的一些探討[J].化學工程與裝備，2008(9)：169-170.
(本文作者：羅東曉1，2 1.新奧能源控股有限公司；2.中山大學)
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