引言

液化天然氣( LNG) 接收站是對 LNG 進行接收、儲存、氣化和外輸?shù)茸鳂I(yè)的站場，主要工藝系統(tǒng)包括卸料系統(tǒng)、儲存系統(tǒng)、蒸發(fā)氣( BOG) 壓縮機系統(tǒng)、高壓氣化外輸系統(tǒng)、槽車低壓外輸、火炬系統(tǒng)、計量系統(tǒng)等，另外還有配套的公用系統(tǒng)，如消防水系統(tǒng)、儀表風系統(tǒng)、制氮系統(tǒng)、取海水系統(tǒng)等，為了更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量、成本核算和節(jié)約能源，需要在 LNG 接收站各系統(tǒng)適當配置流量計進行實時監(jiān)測。

 

接收站流量計按用途分為貿(mào)易計量和過程控制。貿(mào)易計量主要是 LNG 卸料計量、天然氣外輸計量和槽車 LNG 分銷計量，其中，卸料計量一般通過熱值計算，不采用流量計，天然氣外輸計量一般采用成套的外輸計量撬( 超聲波流量計) ，LNG 槽車外輸計量則通過地衡稱重實現(xiàn)［1］，該文主要研究過程控制流量計選型設(shè)計與應(yīng)用。 

 

1 工作原理及選型步驟

目前，市場上大約有超過一百種不同的流量計，其測量原理、結(jié)構(gòu)特性、適用范圍及使用方法各不相同，對每一種測量工況而言，沒有非常好的流量計，只有非常適合的。選擇非常適合的流量計，需要根據(jù)不同流量計的儀表性能，結(jié)合它們各自的使用工況及優(yōu)勢進行選型比較。 

 

1． 1 工作原理

石油化工行業(yè)常用的流量計主要有質(zhì)量流量計、超聲波流量計、容積式流量計、電磁流量計、渦輪流量計、渦街流量計、轉(zhuǎn)子流量計、靶式流量計、孔板流量計、V 錐流量計和文丘里流量計等 10 余種，表 1 是各種類型流量計工作原理及優(yōu)缺點［2 － 3］。 

1． 2 選型步驟

首先明確使用流量計的目的，例如測量體積流量、質(zhì)量流量、瞬時流量、累積流量; 其次，針對每一種工況，確定工藝參數(shù)后，從測量介質(zhì)、量程比、測量范圍、壓力損失、管徑要求等方面進行分析比較，對于符合以上要求的確定為備選流量計; 非常后，對備選流量計再從價格、環(huán)境條件和后期維護要求確定適合的。

 

1) 價格。價格是流量計選型必須考慮的因素，但不是決定性因素，僅就儀表本身購置費來講，質(zhì)量流量計、容積式流量計、管段式超聲流量計價格比較高，而小尺寸的渦輪、渦街、靶式、V 錐等儀表的價格相差不多，轉(zhuǎn)子和孔板則屬于比較便宜的儀表。除此之外，還應(yīng)考慮國產(chǎn)進口差價、安裝費、維護費、周期標定費等附加費。 

 

2) 環(huán)境條件。一般需要考慮的有使用環(huán)境溫度、濕度、大氣壓、防爆防護、電磁干擾、防雷擊等，對于沿海地區(qū)，儀表耐腐蝕性也應(yīng)被列為重點因素。 

 

3) 后期維護。流量計投入使用后，為保證流量計正常工作和保持應(yīng)有的精度，需要定期對流量計進行維護。例如，渦街流量計為了后期方便檢查和清洗流量計( 漩渦發(fā)生體) ，應(yīng)安裝旁通管道，而科式質(zhì)量流量計零點漂移對測量準確度的影響較為嚴重，所以非常必要定期進行零點檢查和調(diào)整。流量計選型步驟如圖 1 所示。

每臺低壓泵管線均需要流量測量，首先確定測量介質(zhì)的工藝條件，表 3 為低壓泵管線工藝參數(shù)。

 

2 應(yīng)用舉例

2． 1 確定工藝參數(shù)

LNG 接收站內(nèi)需要使用流量計的系統(tǒng)及測量介質(zhì)如表 2 所示。

低壓外輸工藝流程如圖 2 所示，一部分低壓LNG 進入再冷凝器與 BOG 壓縮機的壓縮蒸發(fā)氣混合冷凝后，與經(jīng)過再冷凝器旁路的低壓 LNG 匯合進入高壓泵，達到所需的流量和輸送壓力后經(jīng)過氣化器氣化、計量站計量后外輸至輸氣管道，另一部分低壓 LNG 直接輸至裝車站，通過槽車外運。

 

2． 2 選型分析

根據(jù)表 3 提供的工藝參數(shù)，按照測量介質(zhì)適用性、量程比、壓損要求、管徑要求等進行逐項評比。 表 4 為流量計選型評審表。其中，壓力損失計算過程復雜［5］，一般通過專業(yè)軟件完成。

通過以上分析，確定備選流量計有 5 種類型，分別是超聲波流量計、渦輪流量計、渦街流量計、孔板流量計和文丘里流量計。從價格上可以先排除超聲波流量計，渦街流量計受環(huán)境條件影響較嚴重，特別是管道振動這類周圍噪聲影響測量精度，渦輪流量計可動部件容易磨損，后期維護工作量大，同尺寸的文丘里管大約是孔板的兩倍價格，綜合上述因素及以往項目經(jīng)驗，優(yōu)先選用孔板流量計。對于其他系統(tǒng)的流量計，按照以上步驟和原則分別進行選型，并非常終確定非常適合的流量計。 

3 應(yīng)注意的問題

流量計的選型過程是不斷綜合比較的過程，既要了解使用條件又要熟悉流量計的性能參數(shù)，一般而言，選型時應(yīng)注意以下幾個方面: 

 

1) 防爆防護。液化天然氣接收站危險隱患較多，站內(nèi)各工藝系統(tǒng)可能會有可燃氣存在，考慮到LNG 具有易燃易爆易蒸發(fā)、快速相變、低溫等特性，一旦泄漏會迅速蒸發(fā)形成可燃氣云團，遇火源就可能發(fā)生火災(zāi)爆炸［6］，因此選型時要選用滿足本區(qū)域防爆防護等級要求的流量計，以減少可能發(fā)生的事故。

 

2) 標定要求。在設(shè)置流量計精度時，應(yīng)注意廠家提供的數(shù)據(jù)是在出廠標定條件下標定的，而在實際測量時，介質(zhì)參數(shù)與標定時發(fā)生變化，可能會影響流量計精度，因此安裝前需要根據(jù)介質(zhì)工藝參數(shù)進行標定。另外，如果流量計長時間使用發(fā)生磨損或介質(zhì)參數(shù)發(fā)生較大變化也需要進行及時標定，以免影響計量結(jié)果。 

 

3) 輔助配件。流量計在使用時可能不是單獨存在的，往往需要配備相應(yīng)的輔助配件，以保證流量計正常、可靠地工作。例如，容積流量計和渦輪流量計一般需要安裝前置過濾器，而轉(zhuǎn)子流量計則需要在下游安裝單向閥以免流體倒流。 

 

4) 保證安全。石油化工行業(yè)中流量儀表在過程控制中有著穩(wěn)定安全生產(chǎn)的作用，因此，首先保證測量方式必須穩(wěn)定可靠，一方面取樣裝置在運行中不會發(fā)生因機械強度或電氣回路故障而引起生產(chǎn)事故;另一方面，測量儀表無論在正常生產(chǎn)或故障情況下都不會影響生產(chǎn)系統(tǒng)的安全。低溫高壓的場合，一般不使用結(jié)構(gòu)強度較低的靶式流量計和渦輪流量計，而對于安全儀表系統(tǒng)的流量計，還有 SIL 證書的要求。 

 

5) 業(yè)績要求。通常為保證項目安全可靠，建議選型時盡量選用有相同或相似工況應(yīng)用業(yè)績的流量計，對于業(yè)績較少的流量計或新產(chǎn)品應(yīng)慎重對待。

 

4 結(jié)論

綜上所述，液化天然氣接收站的流量計選型，必須在掌握各流量計工作原理及優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝參數(shù)要求，從測量介質(zhì)、量程比、測量范圍、壓損和管徑要求等五個方面初步篩選備選流量計，然后再從價格、環(huán)境條件和后期維護方面綜合考慮。同時，選型時還應(yīng)注意防爆要求、標定要求、輔助配件、保證安全和業(yè)績要求等方面的問題，非常終選擇非常適宜的流量計。該文對于 LNG 接收站流量計選型具有一定的借鑒意義。