联通不同供气区域管网的双向计量及联通的方法及系统

摘要

本发明公开了一种联通不同供气区域管网的双向计量及联通系统，包括用于测量管网A侧管道气体压力的检测仪表A；用于测量管网B侧管道气体压力的检测仪表B；联通管网A与管网B的总联通管道，总联通管道上设有联通阀；管网A向管网B补充气体时的计量仪表通道及管网B向管网A补充气体时的计量仪表通道。本发明既可以解决不同管网间的双向联通、双向计量问题，又可以避免在微流量或低流量状态下计量仪表的检测困难，同时解决贸易结算准确和管网压力点均衡的难题，对于区域间管道燃气的联网及合理利用具有重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气，特别涉及天然气的计量与控制技术领域。

背景技术

随着城市化进程的加速，不少经济发达地区的城市与城市之间，城市与镇区之间，镇区与镇区之间，已没有明显的疆域划分概念，经济活动紧密联系在一起。鉴于此，原本分别供应各城市或各镇区的、各自独立的燃气，特别是天然气供应管网，如果能够联通起来，小管网、局部区域管网变成大管网，不仅有利于平衡整个管网的负荷，均衡各供气点压力；而且能够极大提高管网利用效率，减少输配管网投资，提高供气的安全可靠性、灵活性；还能够充分发挥出“大管网”的输配、储气及调峰优势，百利而无一弊！

但是，这些各自独立的区域天然气管网的资产产权和经营权，往往分属于不同的业主，管网联通后由于天然气的流动性，势必存在两个管网(两个业主)之间气源交易，这就存在贸易计量结算问题。最为难办的是，甲管网与乙管网间，并不是永恒的单向流动关系，而是随机的、经常变化的、双向流动关系，流量时大时小、甚至停止。由此带来“双向计量”问题，必须有妥善的解决办法，这是联通的前提和基础，也是两个管网联通的最大障碍。

按照目前国内外天然气计量技术现状，国内高精度的天然气计量仪表基本上不具备双向计量功能。即便国外极个别计量仪表具备双向计量功能，但由于上述两个管网间经常性的存在气体“静止”或“微流动”工况，也就是低流量工况频繁出现。因此，难以满足计量仪表的下限值(即最小量程)的要求。因为，无论哪一种计量仪表，都存在低流量的限制，低于此流量，仪表精度不能得到保证。而单从计量仪表本身的技术层面入手，是难以很好解决上述计量问题的。

可见，有必要避开计量仪表低量程限制的瓶颈，开发出一种简便、实用、可靠的新技术或方法或装置，既解决双向计量问题，又能较好解决计量仪表低流量状态下的准确计量问题，这是一个重要而迫切得问题。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的缺陷，提供一种可实现不同燃气管网的双向联通、计量，且有效解决低流量状态下计量仪表准确性缺陷的方法及系统。

为了实现以上发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种联通不同供气区域管网的双向计量及联通系统，包括：用于测量管网A侧管道气体压力的检测仪表A；用于测量管网B侧管道气体压力的检测仪表B；联通管网A与管网B的总联通管道，总联通管道上设有联通阀；管网A向管网B补充气体时的计量仪表通道(10)，设有气体流量计及表前、表后阀门；管网B向管网A补充气体时的计量仪表通道(20)，设有气体流量计及表前、表后阀门。

所述联通阀、表前阀门及表后阀门为电动阀或手动控制阀，可手动控制也可通过自控系统进行自动控制。

一种联通不同天然气区域管网的双向计量及联通方法，包括以下步骤：设置联通管网A及管网B的总联通总管，总联通管道上设有联通阀，分别设置计量气体自管网A流向管网B的计量仪表通道及自管网B流向管网A的计量仪表通道，所述计量仪表通道上分别设置有气体流量计及控制阀门，分别设置测量管网A和管网B压力的压力仪表；分别测量管网A及管网B一侧的管道气体压力，当所测气体压力差大于压差预定值时，开启管网A及管网B间的联通阀，使所述总联通管道联通，气体自压力高一侧管网流向压力低一侧管网的计量仪表通道处于联通状态，气体流量计计量该通道上的气体流量，另一条计量仪表通道处于截断状态；当所测得的气体流量值低于预定值时，截断所述总联通管道及计量仪表通道。

具体来说，所述截断总联通管道是指关闭所述联通阀，所述截断计量仪表通道是指关闭所述表前阀门，压力高一侧的管网停止向压力低一侧的管网输气，避免所联通的计量仪表通道上的计量仪表进入其量程下限而导致计量失准。

所述联通阀、表前阀门及表后阀门为电动阀门，由自动控制系统依据检测信号而实现自动控制。当然，依据需要也可进行手动控制。

一般来说，流量预定值为气体流量计的下限值，即量程低限值，当低于气体流量计测量的下限值时，所联通的计量仪表通道即被截断，避免计量失准。此时，两管网压力差较小，无联通需求。

两个管网间压力差过大(高于某一设定值，也就是压力预定值)时，表明一方管网压力偏低，有联通的需求。若将管网联通阀门开启，另一方高压力管网的天然气即向压力低的管网这一方补充，可解决其压力低的问题。此时，流经计量仪表的天然气体量一般较大，高于计量仪表的量程下限，不存在计量不准确的问题。随着低压力管网侧压力的升高，同时高压力管网侧压力则降低，两个管网间压力差逐渐变小，流经计量仪表的天然气体量也慢慢降低，直至接近计量仪表的量程下限。此时，关闭联通阀门，避免计量仪表工作在低流量(量程下限)状态。待到管网运行再次出现压力差过大情况(高于压差预定值)时，联通阀门再次开启。联通阀门的开启、关闭过程，可由自动控制系统依据检测信号自动完成，也可由人工操作实现。因此，本发明既可以解决不同管网间的双向联通、双向计量问题，又可以避免在微流量或低流量状态下计量仪表的检测困难，同时解决贸易结算准确和管网压力点均衡的难题，对于区域间管道燃气的联网及合理利用具有重要的意义。

附图说明

图1是两个管网联通时双向计量系统的原理图。

具体实施方式

如图1所示，存在两个不同的天然气管网，管网A及管网B，压力表P1用于检测管网A一侧的天然气压力值；压力表P2用于检测管网B一侧的天然气压力值。压力表P1及P2分别测得的压力值为P₁、P₂，(P₁-P₂)为两管网的压力差值。

气体通道10为管网A向管网B补充天然气时的计量仪表通道，流量计为计量仪表A，V_A1、V_A2分别为流量计表前和表后阀门，可以是自动启闭的电磁阀，也可以是人工手动阀。

气体通道20为管网B向管网A补充天然气时的计量仪表通道，流量计为计量仪表B，V_B1、V_B2分别为流量计表前和表后阀门，可以是自动启闭的电磁阀，也可以是人工手动阀。

总联通管道30是两个管网间的联通管道，阀门V设置于总联通管道上，控制该管道的通、断，可以是自动启闭的电磁阀，也可以是人工手动阀。

启动两管网联通的压力差设定值为N值，即联网起点压差(压差预定值)；两个联通管网断开时的流量计量程下限值设为M值，即管网断开流量差值(流量预定值)。

(一)计量系统在“自动”模式下运行

1.当A、B两管网压力差较小，未达到联网起点压差，即N＞(P₁-P₂)＞-N，表明两管网间压力差别不大，平衡负荷(管网联通)需求不迫切。若此时联通，流经流量计的流量较小，计量仪表处于低量程范围(量程下限位置)，不能保证计量精度。因此，此状态下，管网联通阀门V关闭，切断两管网间的联系(不联通)。

2.当管网运行过程中，出现两管网间压力差增大的情况，当(P₁-P₂)≥N(压差预定值)时，A管网压力远大于B管网压力，此时B管网迫切需要从A管网得到气源补充，以提高自身管网压力满足用户用气需求。此时，联通阀门V开启，流量计表前阀门V_A1、表后阀门V_A2同时开启，气体通道10联通；V_B1、V_B2关闭，气体通道20处于断开状态。A管网向B管网补充供气，并由计量仪表A进行计量。

当计量仪表A的流量检测值低于M值(流量预定值)时，联通阀门V、流量计表前阀门V_A1同时关闭，A管网停止向B管网输气，避免计量仪表A进入其量程下限而导致计量失准。

3.而当(P₁-P₂)≤-N时，A管网压力远小于B管网压力，此时A管网迫切需要从B管网得到气源补充，以提高自身管网压力满足用户用气需求。此时，联通阀门V开启，流量计表前阀门V_B1、表后阀门V_B2同时开启，气体通道20联通；V_A1、V_A2关闭，气体通道10处于断开状态。B管网向A管网供气，并由计量仪表B进行计量。

当计量仪表B的流量检测值低于M值(流量预定值)时，联通阀门V、流量计表前阀门V_B1同时关闭，B管网停止向A管网输气，避免计量仪表B进入其量程下限而导致计量失准。

(二)计量系统在“手动”模式运行

依据两管网侧压力表的差值，即压差(P₁-P₂)，手动操作各控制阀门，实现两管网的联通或断开。联网时，视具体情况分别由A通道(计量仪表A)或B通道(计量仪表B)进行计量，并避开流量计量程下限(低限流量)值，同时解决贸易结算准确和管网压力点均衡的难题。

实施例

广东省某市所辖镇区较多，镇区之间紧密相连。其中，相邻两镇区(CA镇与HM镇)的天然气管网在华南大道附近相距不远。

华南大道处距离CA镇其中的一个天然气气源供应点不远，有主干道连接。一般情况下，此处天然气压力较高。但在上述气源供应点故障或者检修时，此处压力偏低。而对于HM镇天然气管网来说，华南大道处于HM镇天然气管网的末端，每天的晚高峰时段，特别是节假日晚高峰时段，该处压力严重不足，导致用户用气受到影响。

CA镇与HM镇的两个区域性天然气管网分属于不同的业主，尽管双方对于两管网在华南大道处联通达成了共识，但苦于一直没有较好的双向计量解决方案而无法实施。采用本发明的技术与管理相结合的方案后，上述问题才得到圆满解决。具体方案如下：

采用图1所示的双向计量解决方案，CA镇管网为A管网，HM镇管网为B管网。两天然气管网运行压力为0.3MPa，设计压力级制为中压(0.2MPa～0.4MPa)。

两管网未联通前，CA镇管网在华南大道处压力(P₁值)一般为0.18MPa，气源供应点故障时此处的压力低于0.08MPa；HM镇天然气管网在华南大道处压力(P₂值)一般为0.12MPa，晚高峰时段压力低至0.06MPa以下。

P1、P2为压力变送器，此外，还设置了一台检测P₁、P₂这两点压力差别的差压变送器，相当于(P₁-P₂)值。

气体通道10及气体通道20的管道管径为DN100mm，管网联通阀门V上的总联通管道30管径为DN200mm。

总联通管道30上的联通阀门V选用电动阀；V_A1、V_B1选用电磁阀，V_A2、V_B2选用普通截止阀。

计量仪表A、计量仪表B，均选用浙江天信仪表有限公司生产的涡轮流量计，规格型号为TBQZ-100C；流量计流量范围为32～650(m³/h)；经过温度、压力补偿后的计量精度：Qmin～0.2Qmax时，2.5级，2Qmax～Qmax时，1.5级；Qmax时的压力损失：1.3(kPa)；始动流量：4.0(m³/h)。

压力差设定值N值(联网设定值，MPa)为0.05MPa；

流量计量程下限值M值(断网设定值，m³/h)为32m³/h。

电磁阀、电动阀选用防爆型产品，以策安全。

整个系统全自动控制，所有仪表、阀门信号均送入计算机系统。

系统工作过程：

(1)当(P₁-P₂)≥0.05MPa时，此时HM镇管网迫切需要从CA镇管网得到气源补充，以提高自身管网压力满足用户用气需求。此时，联通阀门V、流量计表前、表后阀门V_A1、V_A2同时开启；V_B1、V_B2关闭。CA镇管网向HM镇管网补充供气，并由计量仪表A进行计量。HM镇管网压力逐渐升高。

当计量仪表A的流量检测值低于32m³/h(断网值M)时，联通阀门V及流量计表前阀门V_A1同时关闭，CA镇管网停止向HM镇管网输气，避免计量仪表A进入低流量范围而影响计量精度。

(2)反之，当(P₁-P₂)≤-0.05MPa时，表明CA镇管网气源供应点故障。此时CA镇管网迫切需要从HM镇管网得到气源补充。联通阀门V及流量计表前、表后阀门V_B1、V_B2同时开启；V_A1、V_A2关闭。HM镇管网向CA镇管网补充供气，并由计量仪表B进行计量。CA镇管网压力逐渐升高。

当计量仪表B的流量检测值低于32m³/h(断网值M)时，联通阀门V、流量计表前阀门V_B1同时关闭，HM镇管网停止向CA镇管网输气，避免计量仪表B进入低流量范围而影响计量精度。

(3)0.05MPa＞(P₁-P₂)＞-0.05MPa时，管网联通阀门V处于关闭状态，切断两管网间的联系。

该项目中，实施本发明的技术方案总投资为12.8万元人民币，彻底解决了两个镇区管网在该处压力低的难题，实现了互惠互利、双赢的目标，而且大大提高了各自管网利用效率，减少输配管网投资，提高了运行的安全性、可靠性、灵活性、均衡性，提高了大管网调峰储气能力。更有价值的是，本发明为其它类似场合解决此类问题，找到了一条经济实用的新路子。简洁方便、快速有效。

如果不采用本发明，HM镇管网需要另外建设一条长达6.6公里的DN200mm的输配管线，投资超过300万元人民币。