摘 要 :西气东输管道工程流量检测与计量的特点是高压、大流量、流量变化范围大。为了
保证流量检测与计量的准确度，采用先进的气体超声波流量计作为贸易交接计量流量计，以保证贸易双方的经济效益。对西气东输管道工程的气体检测系统和计量标定中心进行了介绍。
主题词 输气管道 流量 天然气计量 检测 流量计 标定 分析仪器 系统

　　西气东输管道干线全长约3 900 km；设计输量为120×108 Nm3/a；设计压力为10.0 MPa；管径为1 016 mm。西气东输管道工程流量检测与计量的特点是高压、大流量、流量变化范围大，并且采用国际上天然气销售的通用模式，与用户签订售气的“照付不议”合同。因此，该工程流量计的选型和精确度对今后的经济效益有着直接影响。
1 先进高精确度的流量计量系统
（1）流量计选型
　　天然气流量计量是天然气管道工业中最重要的测量环节，是企业进行贸易交接、经济分析和降低运行成本的主要因素，直接影响企业的经济效益与用户利益。天然气输送管道常用的流量计量仪表主要有孔板差压式流量计、气体超声波流量计和气体涡轮流量计。
　　国内，无论是早期的管道还是新近建成的管道，贸易交接用的流量计绝大多数采用孔板差压式流量计,以标准孔板作为节流元件，并配差压变送器或就地流量记录仪。国外，用于天然气输气管道的流量仪表种类较多。主要有孔板差压式流量计、腰轮流量计、气涡轮流量计、气体超声波流量计等。国外输气管道的计量系统中，孔板差压式流量计约占65%，35%为上述其他类型的流量计。其中高精确度的新型涡轮流量计和气体超声波流量计，属于近年来应用发展较快的气体流量计。
　　气体涡轮流量计的应用历史较长，技术较为成熟。目前在国际天然气计量领域应用也比较普遍，其特点是准确度高（0.5 级），稳定性较好，量程比较宽，所需的直管段较短。由于涡轮流量计具有可动部件，因此，故障率较高，使用中、后期维护量可能较大（近年来生产涡轮流量计的厂家，在产品性能上均有很大程度的改进，产品寿命可长达10～15 a）。此外，气体涡轮流量计对被测介质的清洁度要求较高，投运操作上也有要求，而且流量计前需要安装过滤器。
　　气体超声波流量计的特点是准确度高（0.5级），能满足天然气贸易交接计量的要求；适用的流量范围大；直管段较短，节省占地面积；由于气体超声波流量计无移动部件，无压力损失、无磨损、无潜在泄漏，因此，维护量小，节省能源。高准确度的气体超声波流量计为近年发展的新技术、新产品，其使用经验相对较少。西气东输管道工程流量检测与计量的特点是高压、大流量、流量变化范围大。为了保证流量检测与计量的准确度，根据目前国内外天然气长输管道流量计量的现状，西气工输工程中贸易交接流量计的准确度等级按0.5 级选型，计量系统准确度等级按1.0 级考虑。
　　站间管道流量检测采用准确度为1.0 级的外夹式气体超声波流量计；站内自用气（包括燃气轮机的燃料气）的流量计量采用气体涡轮流量计或气体腰轮流量计。从性能/价格比的角度出发，同时考虑各分输站及进管道贸易交接计量精确度的一致性，本工程分输站的流量计口径DN≤200 mm 时采用气体涡轮流量计，流量计口径DN＞200 mm 时采用气体超声波流量计。
　　西气东输管道工程天然气贸易交接与管道流量计量采用的气体超声波流量计，在国内大口径输气管道计量系统中尚无先例。目前我国计量主管部门批准了超声波流量计作为流量计量器具，国家标准《用气体超声流量计测量天然气流量》已审查通过，为使用气体超声波流量计提供了依据。为了保证流量检测与计量系统的准确度，贸易交接计量系统中仪表及检测参数的准确度要求见表1。
表1 仪表及检测参数准确度
测量仪表参数 准确度
流量计 ≤0.5 级
温度 ≤±0.1℃
压力 ≤0.075 级
压缩因子（计算准确度） ≤0.3 级
密度 ≤0.5 级
（2）贸易交接流量计配置
　　贸易交接流量计口径和类型的主要选型依据为流量范围、准确度等级、使用条件、价格、输量递增台阶等因素。同时，鉴于目前国内对气体流量计的标定能力和本工程计量测试中心设计规模要求，西气东输管道工程贸易交接流量计的口径选择不大于DN 300 mm，采用露天安装方式。各分输站担负着与用户进行天然气贸易交接的重要职责。根据要求，其计量系统按1 用1 备（或多用1 备）的方式配置，以便在其中1 套流量计发生故障或进行标定时，不影响天然气流量的正常计量。分输站流量计量系统根据具体情况采用多声道气体超声波流量计或气体涡轮流量计。从节约投资的角度出发，采用2 用1 备的流量计工作配置方式。工艺站场中凡没有设置贸易计量的外输管道，其贸易计量流量计均在其支线分输站、直供用户的门站进行设置。
（3）流量计算机
　　每台流量计成套配置1 台流量计算机。流量计算机是流量计算装置，它接收流量检测仪表的流量信号及其他检测仪表的压力、温度、气体组分等信号，并根据有关标准进行计算，将工况流量转换为标准状态下的体积流量或质量流量。流量计算机具有流量的指示、累计、存储等功能，并将有关信息通过数据通信接口传送到SCS 并上传至调度控制中心。
（4）站间流量检测流量计
　　为了便于输气干线天然气动态泄漏检测与泄漏点定位，在一些重要站场的站内管道干线上安装站间流量检测流量计。为保证流量计既不影响清管器在管道内的运动，减少在管道上的开孔，又便于今后的维护、维修，西气东输工程选用外夹式气体超声波流量计用于站间流量检测，准确度为1.0 级，确保泄漏检测的灵敏度与定位的准确性。该流量计通过自带的流量变送器将测量信号传送到流量计算机，再辅以压力、温度、气体组分等信息进行流量计算，计算结果将传送到SCS 或RTU，并上传至调度控制中心。
（5）站场自用气调压计量系统
　　工艺站场自用气调压、计量系统，为压气站压缩机组的燃汽轮机、站场燃气发电机与站场生活用燃气等提供气源。站场自用气调压计量系统按橇装设计，调压、计量回路按1 用1 备设置，应能适应露天安装和使用的要求。自用气橇座上的流量、主要的压力及温度、主要阀门的工作状态、故障报警等信号将传送到SCS 及调度控制中心，其备用回路的切换将根据SCS 及调度控制中心的命令自动完成。自用气橇装系统中的调压阀和安全截断阀采用自力式，流量计量采用涡轮流量计，压力控制系统的设计原则与站场压力控制系统相同。由于自用气橇装系统进出口的压差较大（4～9 MPa），为防止压力控制系统下游的天然气温度过低，根据需要在压力控制系统上游设电加热装置。
2 气体分析检测系统
　　对管道天然气的气质进行检测是非常重要的。特别是应对H2S、游离水以及天然气的组分等加以检测，以保证管道的安全运行及维护业主与用户的利益。西气东输管道工程采用在线气相色谱分析仪对天然气的组分进行分析，依据相应的标准计算出天然气的热值、密度等有关参数，同时将这些信息传送至SCS 并上传至调度控制中心。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　西气东输管道工程采用在线水露点分析仪对天然气中的含水量进行分析，计算出操作压力下的水露点值，信号传送到SCS 并上传至调度控制中心进行显示与报警。
　　西气东输管道工程采用在线H2S 分析仪对天然气中的H2S 含量进行分析计算，并将其信号传送到SCS 并上传至调度控制中心进行显示与报警。
3 计量标定中心
　　西气东输管道工程的流量计标定工作非常重要。根据《中华人民共和国计量法》第九条规定：部门和企业、事业单位使用的最高计量标准器具，以及用于贸易结算的工作计量器具，实行强制检定。因此，西气东输工程用于贸易结算和内部流量计量的流量仪表应定期检定，以保证其准确度与正常使用。
　　目前，我国具有天然气实流离线标定能力的有两家：成都华阳天然气流量分站和重庆计量测试所。其他测试所，包括大庆计量测试研究所的标准装置，均属于在线移动式标准装置。成都分站可以对中低压、小流量的气体流量计进行标定，但尚不能满足西气东输工程的需要。鉴于目前国内天然气流量计量检定机构（流量计量站），不具备对西气东输管道工程这种大口径、高压大流量的流量计的标定能力，为此，拟在南京建设计量测试中心（以下简称计量中心），该计量中心还将建有对西气东输管道工程所用压力、温度、气体组分、硫化氢、水露点等量进行测试的实验室。该计量中心的主要功能：一是标定用于贸易结算和测量的流量仪表，并进行压力、温度、组分等量的测试与标定；二是为社会高压、大口径、大流量的流量仪表实流标定服务；三是开展天然气计量测试技术的研究。该计量测试中心主要是为西气东输管道工程中的贸易交接和检测流量仪表服务。由于拟建的测试中心标定能力强，其流量范围、压力等级等技术性能指标都优于目前国内水平，达到了国际水平。这样既可以满足高压、大流量天然气流量计量仪表标定的需要，也有利于开展天然气流量计量测试技术的基础研究工作，提高国家在高压、大流量天然气流量计量测试技术上的水平，填补国家在大管径、高压、大流量的实气标定技术上的空白。