城市燃气输配系统的构成ppt课件.ppt

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1、,燃气输配,主讲人：刘坤,燃气输配,燃气储配,想一想,燃气输送,燃气输配,城市燃气输配,城镇燃气输配,城乡燃气输配,想一想,人工燃气输配,天然气输配,液化石油气输配,液化天然气输配,压缩天然气输配,一、燃气输配的分类,二、燃气输配系统的内容,长距离输配系统,城市输配系统,工业企业输配系统,三、城市燃气输配的形式,管道输送,钢瓶输送,槽车输送,槽船输送,四、长距离燃气输配系统的构成,长距离输气系统主要由集输管网、气体净化设备、起点站、输气干线、输气支线、中间调压计量站、压气站、燃气分配站、管理维修站、通讯和遥控设备、阴极保护站（或其它电保护装置）等构成。,天然气长距离输气系统,1井场装置；2集气

2、装置；3矿场压气站；4天然气处理场；5起点站（或起点压气站）；6管线上阀门；7 中间压气站；8终点压气站；9储气设备；10燃气分配站；11城镇或工业基地,矿场压气站是将低压天然气增压至规定的压力； 天然气处理厂将天然气进行净化处理（H2S、H20、CO2和凝析油）； 输气干线起点站要保持输气压力平稳，对输送来的天然气进行除尘、调压和计量，然后送入长距离输气管线； 在输气干线上，通常每隔一定距离设置一个中间压气站，以提高燃气压力，进行远距离输气； 燃气分配站设置在燃气干管及其支管的终端，亦称为城市门站或终点调压计量站，是城镇、工业区分配管网的气源站，它接收长输管线输送来的燃气，经过除尘，将燃气压

3、力调至城市高压环网或用户所需的压力，计量和加臭后送入城镇或工业区的管网。,五、城市燃气输配系统的构成,城市燃气输配系统,管理设施,分配站（门站）,储气站,调压计量设施,输配管网,监控系统,六、城市燃气输配系统各部分的作用,1、门站：天然气长距离输气系统的分配站，也是城市接收站，主要是接收外来天然气，经检测、过滤、调压、计量、加臭分配到各类燃气用户。,武汉市天然气公司门站,气体检测装置,燃气过滤装置,监视调压装置,燃气计量装置,一、按测量原理分类11力学原理： 利用伯努利定理的差压式、转子式； 利用动量定理的冲量式、可动管式； 利用牛顿第二定律的直接质量式； 利用流体动量原理的靶式； 利用角动量

4、定理的涡轮式； 利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式； 利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。,电学原理： 用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。声学原理： 利用声学原理进行流量测量的有超声波式声学式(冲击波式)等。 热学原理： 利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。光学原理： 激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。原于物理原理： 核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表其它原理： 有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等。,二、目前燃气公司常用的流量计,容积式流量计,容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行

5、度量。,精度比较高，但是计量受度量次数及压力的影响，一般只能用于小流量低压力的计量。,常见的有往复式（膜式）、回转式（罗茨式、椭圆齿轮式）、湿式。,膜式燃气表（机械表）,智能预付费、远传燃气表,检定周期对于最大流量qmax10m3/h的燃气表只作首次强制检定。以天然气为介质的燃气表使用期限一般不超过10年。以人工燃气、液化石油气等为介质的燃气表使用期限一般不超过6年。对于最大流量qmax10m3/h的燃气表的检定周期一般不超过3年。,罗茨式流量计（腰轮表）,椭圆齿轮流量计,椭圆齿轮流量计,湿式流量计,图1 湿式流量计结构简图1温度计；2压差计；3水平仪；4排气管；5转鼓；6壳体；7水位仪；8可

6、调支脚；9进气管,湿式气体流量计的标定由圆鼓形壳体、转鼓及传动记数机构所组成。转鼓是由圆筒及四个弯曲形状的叶片所构成。四个叶片构成四个体积相等的小室。转鼓的下半部浸没在水中。气体从背部中间的进气管9处依次进入一室，并相继由顶部排出时，迫使转鼓转动。由转动的次数，通过记数机构，在表盘上计数器和指针显示体积。,速度式流量计（叶轮式流量计）,叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。 当被测流体冲击涡轮叶片，使涡轮旋转时，涡轮的旋转速度随流量的变化而变化，涡轮将流量转换为涡轮的转数，磁电系统又把此转数转换为电脉冲，经前置放大后进入流量计算

7、机。进行计数和显示。,常见的有平叶轮表和螺旋叶轮表（涡轮表）。,叶轮表,涡轮表,涡轮流量计的结构及原理,维护：,定期拆洗，并检查各部件；注意轴和轴承磨损情况，并及时更换磨损了的轴和轴承；注意每运行一年，应进行全面检查、检定仪表系数。传感器拆下不用时，应在清洗后两端加保护套，妥善保存。,超声波流量计,将流体流动时与静止时，超声波在流体中传播情况进行比较，由于流速不同会使超声波的传播速度发生变化。 根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。 超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。,超声波流量计,差压式流量计（孔板

8、流量计）,充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。,1-节流元件 2-引压管路3-三阀组 4-差压计,孔板流量计,1）标准孔板,2）标准喷嘴,3）文丘里喷嘴,气体流量标准装置,（1）钟罩式气体流量标准装置,原理：钟罩式气体流量标准装置是一个具有恒压气源并可以给出气体而求得流量的标准装置。主要由容纳气体的钟罩和密封钟罩的水槽组成，并配备有供气的鼓风机和检定流量计所需要的管线和仪表。钟罩本身的质量与平衡锤等的质量之差为常数，这个常数形成了钟罩

9、内气体的压力（又称余压），并用平衡锤来调节钟罩内的压力。为克服浮力的影响，使钟罩内的压力不随钟罩浸入水中的深度不同而有变化，保证检定过程中压力的恒定，设置了补偿机构，当钟罩下降时，浮力增加，但同时也使补偿机构对柔绳的作用力减小，从而得到补偿。,特点：钟罩式气体流量标准装置只能用于低压力和低压损的气体流量计的检定。,负压检定系统:负压检定系统的气源位于装置的排出端，动力机械为真空泵。正压检定系统:气源位于装置的进气端，动力机械为空气压缩机。两种系统的工作原理相同。,气体流量标准装置,(2) 临界流喷嘴法气体流量标准装置,实质：以喷嘴作为标准表的一种标准表法的流量标准装置（ISO9300）,气体流

10、量标准装置,(2)临界流喷嘴法气体流量标准装置,测量原理： 首先在关闭各喷嘴控制阀的条件下，启动真空泵，将真空罐内的空气抽出，当压力下降到几百帕时，停止真空泵。然后打开所选喷嘴的控制阀，被检流量计运转，在真空罐和滞止腔（即喷嘴前后）的压力比不超过临界压力比的条件下，读取并记录被检流量计和滞止腔内的温度和压力等有关数据。,正压法临界流音速喷嘴气体流量标准装置,(2) 临界流喷嘴法气体流量标准装置,特点： 对于中、高压和大流量气体流量计的检定，临界流喷嘴装置具有明显的优势； 结构简单、性能稳定、体积小、准确度高和使用方便； 准确度：0.2%0.5； 临界压力比为0.528；最大0.9。,加臭装置,

11、清管装置,安全放散装置,安全切断阀,城市门站的工艺流程图,上游燃气,清管装置,检测装置,安全放散装置,过滤装置,监视调压装置,计量装置,加臭装置,2、储气站：主要是对城市富余天然气进行储存，以供调峰使用。,宝鸡中燃储气站,重庆燃气储气站,1、根据燃气的性质分类,（一）燃气储存分类,气态储存液态储存,2、根据燃气储存的压力分类,低压储存高压储存,3、根据储存的方式分类,地下储存储气罐储存管道储存管束储存,二、人工燃气储存,1、低压湿式储气罐储存,螺旋罐,直立罐,低压湿式罐的工作原理,2、低压干式罐,三、液化石油气储存,球罐、卧罐,四、天然气储存,1、气态储存,储气罐储存,储气罐储气,贮气罐的主要

12、功能有以下三点： （1）随着用气量的变化，补充制气设备所不能及时供应的部分燃气量。 （2）当停电、修理管道、制气或输配系统发生故障时，保证一定程度的供气。 （3）可用以混合不同组分的燃气，使燃气的性质（成分、发热值）均匀。,地下库储气,燃气的地下储存通常有下列几种方式：利用枯竭的油气田储气；利用含水多孔地层储气；利用盐矿层建筑贮气库储气；利用岩穴储气。其中利用枯竭的油气田储气最为经济，利用岩穴储气造价较高，其它两种在有适宜地质构造的地方可以采用。,管束和管道储存,高压燃气管束储气和长输干管末端储气是平衡小时不均匀用气有效的办法。,高压管束储气是将一组或几组钢管埋在地下，对管内燃气加压，利用燃气

13、的可压缩性及其高压下和理想气体的偏差（在16MPa、15.6条件，天然气比理想气体的体积小22%左右），进行储气。在陆地上和海运天然气船上都可用这种方法储存燃气。,1、高压管束储气,高压管道储气是在高压供气系统中，将低谷负荷时多余的燃气储存在高压供气管道内，高峰负荷时自高压管道内输出，将输出和储存结合在一起，是一种比较理想的储气方式。但是，它有局限性，只有具备高压输配供气的条件下才能实现。,2、高压管道储气,武汉压缩天然气储气站,天然气的液态储存目前一般采用低温常压储存的方法，即将天然气冷冻到某些人沸点温度（162）以下，在其饱和蒸汽压接近于常压的情况下进行储存。其储存方式有冻土地穴储存、预应

14、力钢筋混凝土贮罐储存、金属贮罐储存等。采用低温液态储存，通常储存量都很大，否则经济上是不合算的。,2、液态储存,武汉液化天然气储气站,五、其它储存方式,1、天然气在溶剂中的储存,2、天然气的固态储存,3、调压计量设施：根据输配及各类用户的需要，将高压的天然气进行调压和计量。,香港中华煤气北角调压站,武汉三金潭高中压调压站,4、输配管网：负责将门站的天然气通过各种压力级制的管道输送到各类终端用户。,燃气输管网分类1.按输气压力分类,2.按敷设方式分类 （1）埋地管道 （2）架空管道 3.按用途分类 （1）长距离输气管线 （2）城镇燃气管道 1）分配管道 2）用户引入管 3）室内燃气管道 （3）工

15、业企业燃气管道 1）工厂引入管和厂区燃气管道 2）车间燃气管道 3）炉前燃气管道,4.按管网形状分类 （1）环状管网 （2）枝状管网 （3）环枝状管网,5.按管网压力级制分类（1）单级系统（2）二级管网系统 （3）三级管网系统（4）多级管网系统,GB50028城镇燃气设计规范,GB50494城镇燃气技术规范,CJJ33城镇燃气输配工程施工及验收规范,CJJ94城镇燃气室内工程与质量验收规范,参考标准：,GB50016建筑设计防火规范,CJJ 63聚乙烯燃气管道工程技术规程,GB50251输气管道工程设计规范,一、城镇燃气管道的布线原则,城镇燃气干管的布置，应根据用户用量及其分布，全面规划，并宜

16、按逐步形成环状管网供气进行设计。,(一)布线依据,地下燃气管道宜沿城镇道路、人行便道敷设，或敷设在绿化地带内。在决定城镇中不同压力燃气管道的布线问题时，必须考虑到下列基本情况： 1.管道中燃气的压力。 2.街道及其他地下管道的密集程度与布置情况。 3.道路现状和规划。,4.街道交通量和路面结构情况，以及运输干线的分布情况。5.所输送燃气的含湿量，必要的管道坡度，街道地形变化情况。6.与该管道相连接的用户数量及用气情况，该管道是主要管道还是次要管道。7.线路上所遇到的障碍物情况。8.土壤性质、腐蚀性能和冰冻线深度。9.该管道在施工、运行和万一发生故障时，对交通和人民生活的影响。,(二) 管网的平

17、面布置原则,压力不大于16MPa的室外燃气管道,中压和低压燃气管道宜采用聚乙烯管、机械接口球墨铸铁管、钢管或钢骨架聚乙烯塑料复合管，并应符合相关要求. 次高压燃气管道应采用钢管。 地下燃气管道不得从建筑物和大型构筑物(不包括架空的建筑物和大型构筑物)的下面穿越。 地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平和垂直净距，不应小于表、的规定。,地下燃气管道与建筑物、构筑物或相邻管道之间的水平净距(m),地下燃气管道与构筑物或相邻管道之间垂直净距(m),(三)管道的纵断面布置,地下燃气管道埋设的最小覆土厚度(路面至管顶)应符合下列要求：1 埋设在机动车道下时，不得小于09m；2 埋设在非机动车车

18、道(含人行道)下时，不得小于06m；3 埋设在机动车不可能到达的地方时，不得小于O3m；4 埋设在水田下时，不得小于O8m。注：当不能满足上述规定时，应采取有效的安全防护措施 输送湿燃气的燃气管道，应埋设在土壤冰冻线以下。 燃气管道坡向凝水缸的坡度不宜小于0003。,地下燃气管道不得在堆积易燃、易爆材料和具有腐蚀性液体的场地下面穿越，并不宜与其他管道或电缆同沟敷设。当需要同沟敷设时，必须采取有效的安全防护措施。 地下燃气管道从排水管(沟)、热力管沟、隧道及其他各种用途沟槽内穿过时，应将燃气管道敷设于套管内。套管两端应采用柔性的防腐、防水材料密封。 燃气管道不得在地下穿过房屋或其他建筑物，不得平

19、行敷设在有轨电车轨道之下，也不得与其他地下设施上下并置。,城镇燃气管道地区等级的划分 城镇燃气管道通过的地区，应按沿线建筑物的密集程度，划分为四个地区等级，并依据地区等级做出相应的管道设计。 （1）管道中心线两侧各200m范围内，任意划分为1.6Km长并能包括最多供人居住的独立建筑物数量的地段，按划定地段内的房屋建筑密集程度，划分为四个等级。在多单元住宅建筑物内，每个独立住宅单元按一个供人居住的独立建筑物计算。,（2）地区等级的划分： 一级地区：有12个或12个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。 二级地区：有12个以上，80个以下供人居住建筑物的任一地区分级单元。 三级地区：介于二级和四级

20、之间的中间地区。有80个和80个以上供人居住建筑物的任一地区分级单元；或距人员聚集的室外场所90m内铺设管 线的区域。 四级地区：地上4层或4层以上建筑物普遍且占多数的任一地区分级单元（不计地下室数）。,（3）二、三、四级地区的长度可按如下规定调整： 四级地区的边界线与最近地上4层或4层以上建筑物相距200m。 二、三级地区的边界线与该级地区最近建筑物相距200m。（4）确定城镇燃气管道地区等级应为该地区的今后发展留有余地，宜按城市规划划分地区等级。,燃气管道穿越铁路、河流等障碍物的方法（一）燃气管道穿越铁路、高速公路、电车轨道和城镇主要干道时应符合下列要求： 1.穿越铁路和高速公路的燃气管道

21、，其外应加套管； 2.穿越铁路的燃气管道的套管，应符合下列要求： 套管埋设的深度：铁路轨底至套管顶不应小于1.20m，并应符合铁路管理部门的要求； 套管宜采用钢管或钢筋混凝土管； 套管内径比燃气管道外径大100mm以上； 套管两端与燃气管的间隙应采用柔性的防腐、防水材料密封，其一端应装设检漏管； 套管端部距路堤坡脚外距离不应小于2.0m。,（二）燃气管道穿越河流 （1）水下穿越 沟埋敷设 裸管敷设 顶管敷设 （2）沿桥架设 为保证安全，燃气管道随桥梁跨越河流时，其输送压力不应大于 0.4MPa （3）管桥跨越,燃气管道穿越河底时，应符合下列要求,1 、燃气管道宜采用钢管；2 、燃气管道至河床的

22、覆土厚度。应根据水流冲刷条件及规划河床确定。对不通航河流不应小于0.5m；对通航的河流不应小于1.0m，还应考虑疏浚和投锚深度；3、在埋设燃气管道位置的河流两岸上、下游应设立标志。4、穿越或跨越重要河流的燃气管道，在河流两岸均应设置阀门。,架空燃气管道与铁路、道路、其他管线交叉时的垂直净距不应小于下表 ：,厂区内部的燃气管道，在保证安全的情况下，管底至道路路面的垂直净距可取45m；管底至铁路轨顶的垂直净距，可取55m。在车辆和人行道以外的地区，可在从地面到管底高度不小于035m的低支柱上敷设燃气管道。,高压燃气管道布置1）管道不宜进入四级地区 2）应与建筑物、构筑物等保证一定的水平距离3）不应

23、通过军事设施、易燃易爆仓库、文物保护区、机场、火车站、海河港码头等地4）宜采用埋地方式敷设，架空敷设时应采取各种安全防护措施,5、管理设施：为了确保燃气安全持续正常的供给各类用户，而采取的各种管理措施，如阴极保护、安全切断/放散、补偿、排水、检测、维抢修等。,6、监控系统：为了确保安全，高效科学的管理，通过计算机、通信技术、控制技术进行操作运行、控制管理系统。,仪表装置控制装置管理设施和软件系统,一、场站仪表种类,1、压力仪表 (常用弹性式、液柱式及电远传式压力计 )2、流量仪表(差压式、转子、靶式、电磁及涡轮、椭圆齿轮流量计 )3、电工仪器仪表 (电流表/电压表/万用表/电流变送器/电压变送

24、器)4、温度仪表(动圈式测温仪、自动平衡式温度记录仪以及热辐射高温计 )5、物位表(浮力式和静压式液位计以及电容式、超声波和放射性物位计 )6、控制仪表(电动、气动和液动 )7、分析仪表（可燃气体检测仪、在线分析仪表；色谱分析、露点分析、二氧化碳分析）,二、场站仪表系统的组成及其功能,1、测量系统的组成 测量系统由四个基本环节组成：传感器、变换器或变送器、传输通道和显示装置。,传感器,变换器,传输通道,显示装置,被测量,测量值,、传感器（敏感元件）它是测量系统直接与被测对象发生联系的部分。理想敏感元件应满足的要求：敏感元件输入与输出之间应该有稳定的单值函数关系。敏感元件应该只对被测量的变化敏感

25、，而对其它一切可能的输入信号不敏感。在测量过程中，敏感元件应该不干扰或尽量少干扰被测介质的状态。,、变换器（变送器）它是传感器和显示装置中间的部分，它是将传感器输出的信号变换成显示装置易于接收的部件。对变换器的要求：性能稳定，精确度高，使信息损失最小。,、显示装置它是测量系统直接与观测者发生联系的部分显示装置的基本形式：模拟式显示元件数字式显示元件屏幕式显示元件,、传输通道它是仪表各环节间输入、输出信号的连接部分。分为电线、光导纤维和管路等。,三、测量仪表的基本技术指标,1量程范围仪表能够测量的最大输入量与最小输入量之间的范围称作仪表的量程范围，简称量程。在数值上等于仪表上限值与下限值的代数差

26、之绝对值。,问：某温度计测量的最低温度为-20，最高温度为100，它的量程是多少？,120,2灵敏度,在稳定情况下，仪表输出变化量L与引起此变化的输入量的变化量Xb之比值，定义为仪表的灵敏度。用S表示，即 式中，S 仪表灵敏度 L、Xb 分别为输入与输出变化量,问：某测量范围是0100MPa的压力表，其满量程时指针转角为270度，它的灵敏度是多少？,2.7度/MPa,3灵敏限（分辨率、死区） 它表明仪表响应输入量微小变化的能力指标，即不能引起输出发生变化的最大输入变化幅度与量程范围之比的百分数。,4. 仪器基本误差 仪表测量值中的最大示值绝对误差与仪表量程之比值称为仪表的基本误差。,5. 仪器

27、允许误差 它表示对测量仪表所允许的误差界限，即出厂的仪表都要保证基本误差不超过某一规定值，此规定值叫允许误差。,6准确度等级 它指根据测量仪表准确度大小所划分的等级或级别。允许误差去掉百分号的数值就是准确度等级，工程上称为精度等级。,四、压力表的原理与构造,原理： 压力表通过表内的敏感元件（波登管、膜盒、波纹管）的弹性形变，再由表内机芯的转换机构将压力形变传导至指针，引起指针转动来显示压力。,压力计和差压计主要是弹性的，低压和试验时用液柱式；另外压力和差压的测量受管路限制，一般用压力或差压变送器将信号转换成电信号进行远传。,压力传感器从其原理及结构来看可分为：液柱式、机械式及电气式测量压力的仪

28、表，按信号原理不同，大致可分为四类：液柱式：根据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度。机械式：根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移。电气式：将被测压力转换成各种电量，如电感、电容、电阻、电位差等，依据电量的大小实现压力的间接测量。活塞式：根据水压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量。,2、压力测量仪表的分类,、液体压力计,利用液柱对液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力的大小优点：结构简单，使用方便，有相当高的准确度，在本专业中应用很广泛缺点：量程受液柱高度的限制，体积大，玻璃管容易损坏及读数不方便液体压力计种类：

29、U型管压力计、 杯型压力计、斜管式微压计等。,U型管压力计,注意事项为减小毛细现象，U型管的内径一般为5-20mm, ，内径最好不小于10mm使用时保持垂直减小两次读数误差，读数时眼睛与液面平齐，以封液弯月面顶部切线为准读取液面高度。应选择密度小的封液，以增大左右管液体的高度差，减小读数误差。（水，汞，四氯化碳）。当测量较大的压力时，可采用密度较大的封液；当测量较小的压力时，可采用密度较小的封液；,、弹性式压力计,根据弹性元件受压后产生变形和压力大小有确定关系的原理制成。适用范围（0-103Mpa),结构简单，广泛应用。包括：金属膜片式波纹管式弹簧管式,弹性元件 弹性元件在弹性限度内受压后会产

30、生变形，变形大小与被测压力成正比关系。常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒和波纹管。,弹性元件的结构和压力测量范围,弹簧管压力表,注意：弹簧管自由端B的位移量一般很小，直接显示有困难，所以必须通过放大机构才能指示出来。,压力变送器,压力传感器：能够感受压力（压差）并能按一定规律将压力（压差）转换成同种或别种性质输出量的仪表。弹性元件检测压力的输出只是机械位移信号，该信号可以就地显示，也可以变换为电信号以供远传。这种变换一般称为电变送。其方法很多，如电阻式、电感式、电容式、应变式、力平衡式、霍尔式、振弦式、光纤式等。目前工业生产使用的电变送后的压力信号都是标准化的电流或电压信号，其变送器都是定型的

31、产品。,一般在被测压力较稳定的情况下，最大工作压力不应超过仪表满量程的23；在被测压力波动较大或测脉动压力时，最大工作压力不应超过仪表满量程的12。为了保证测量准确度最小工作压力不应低于满量程的13。当被测压力变化范围大，最大和最小工作压力可能不能同时满足上述要求时，选择仪表量程应首先要满足最大工作压力条件。,3、准确度的选择： 压力仪表准确度的选择是讲究科学性、合理性的，许多人片面追求高精度因而造成浪费，而选择过低准确度的压力表又无法满足测量准确度的要求。 压力检测仪表的精度主要根据生产允许的最大误差来确定，即要求仪表的基本误差应小于实际被测压力允许的最大绝对误差。另外，在选择时应坚持节约的

32、原则，只要测量精度能满足生产的要求，就不必追求用过高精度的仪表。 常用压力仪表的精度有1.0级、1.6级、2.5级、4.0级等四个级别。,五、温度仪表的分类接触式测温法是使感温元件直接与被测物体或直接与被测介质接触，感受被测物体或被测介质的温度变化。（膨胀式、压力式、热电阻与热电偶温度计）,非接触式测温仪表是采用感温元件与被测物体不直接接触的方法来测量温度。在高温范围内，用直接接触测温法非常困难，可采用非接触式测温法，利用物体的热辐射特性对物体的温度进行非接触式测量。（光学高温计、比色高温计、辐射高温计）,1、膨胀式温度计,膨胀式温度计是利用物体受热膨胀的原理制成的温度计，主要有液体膨胀式温度

33、计、固体膨胀式温度计和压力式温度计三种。,2、压力式温度计,它是利用密闭容积内工作介质随温度升高而压力升高的性质，通过对工作介质的压力测量来判断温度值的一种机械式仪表。,3、热电偶温度计,热电偶是目前世界上科研和生产中应用最普遍、最广泛的温度测量元件。它将温度信号转换成电势（mV）信号，配以测量毫伏的仪表或变送器可以实现温度的测量或温度信号的转换。具有结构简单、制作方便、测量范围宽、准确度高、性能稳定、复现性好、体积小、响应时间短等各种优点。,六、燃气行业信息化系统的建设 1.生产调度自动化系统 （1）数据采集与监视控制系统（Supervisory Control and Data Acqui

34、sition简称SCADA） （2）地理信息系统（Geographic Information System简称GIS） （3）用户管理系统 （4）生产调度辅助决策系统 2.营业收费自动化系统 3.决策支持系统（Decision Support System简称DSS） 4.其它业务系统 （1）计算机辅助设计系统； （2）工程管理系统； （3）财务、审计、劳资管理系统。 （4）办公自动化系统（Office Automation简称OA）。,SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）燃气监控及数据采集系统，是集测量技术、计算机技术、通讯技术于一体

35、的综合性集成控制系统,可实现燃气管网的实时中央监控和管理调度。,一、SCADA系统定义,SCADA系统融合了先进的PLC技术、RTU技术、现场总线技术、网络通信技术、数据库技术、SCADA/HMI技术、客户/服务器技术等，能实现对燃气系统的进气、计量、输配、调压全过程的监控、管理和调度，能实现生产信息、管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析和存储，为管网输配的优化调度、故障分析、辅助决策提供科学的手段，它的应用将使燃气生产、输配管理更加安全、准确、高效。,二、SCADA系统简介,三、SCADA系统发展历程,经历三个阶段：一阶段：80年代初，采用单机控制、专用软件和系统。二阶段：80年代中

36、期到90年代末，采用通用操作系统和工作站，操作系统一般采用DOS/UNIX，通信采用PSTN、数传电台、专线等。三阶段：90年代末到现在，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统。,四、SCADA系统由三部分组成：第一部分：数据采集系统，也成为站控系统；第二部分：过程监控与管理系统，即调度中心（MCC）；第三部分：数据通信系统，包括上位机网络系统、下位机网络系统一及将上、下位机系统连接的通信网络。,1、站控系统 站控系统由现场仪表、控制器和开发的应用软件组成 。,现场仪表 现场仪表主要包括传感器、变送器、就地显示仪表、智能仪表及执行机构，主要负责检测、测量现场

37、站点的运行参数并控制现场设备。,站控器 控制器一般由通信模块、电源模块、CPU模块、IO模块及附件组成，常用控制器有可编程逻辑控制器(PLC)和远程控制模块（RTU）。 常用的小型PLC产品有SIEMENS S7-200、AB FLEXLOGIX、施耐德 Premium等；中型PLC产品有SIEMENS S7-300，AB SLC500、施耐德M340等；大型PLC产品有SIEMENS S7-400,AB Controllogix5000,施耐德的Quantum等。 常用的RTU有美国SIXNET公司系列产品、美国爱默生过程管理公司ROC800产品、北京安控SUPER系列产品。,2、数据通信系

38、统 通信系统实现了SCADA系统的数据通信，燃气SCADA系统特点是监控站点分布分散，通信多样性，包括无线GPRSCDMA、卫星通信、有线有光纤、专线等。,3、调度中心（MCC） MCC负责对整个燃气管网进行输配调度管理、安全监控、数据分析等功能。MCC由硬件和软件组成。 MCC硬件包括：服务器、工作站、网络设备、打印设备等 MCC软件包括：操作系统、SCADA软件、数据库软件、报表分析软件等,1、定义 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。,五、SCADA系统软件,2、通用组态软件结构,3、SCADA软件平台功能部件人机界面系统实时

39、数据库设备组态与管理 网络应用与通信系统系统安全与用户管理脚本语言运行策略,4、SCADA软件技术特点简单灵活的可视化操作界面实时多任务特性强大网络功能 高效通信的能力接口的开发性多样化的报警功能良好的可维护性,六、数据通信系统分类无线通信有线通信网络通信,1、数据通信系统分类无线通信:无线电台、微波通讯、GPRS/CDMA、卫星通讯等有线通信:PSTN、同轴电缆、电力载波、光纤等网络通信:Internet、局域网等,2、通信系统选择依据站点重要性，对通信实时性要求是否需要实现远程控制功能通信系统运营成本和建设成本？通信系统稳定性和可靠性 对于重要站点（如调度控制中心、门站等），采用有线DDN

40、为主、无线 GPRS/CDMA为辅方式； 对于一般站点（如管网调压站、专用调压站、大用户、管网监测点 等），仅采用无线GPRS/CDMA通讯方式。,主要负责数据采集、逻辑控制、接受控制指令对设备进行控制，下位站控系统按照是否配置上位监控系统可分为有人值守站和无人值守站。,七、下位站控系统,站场数据采集、显示流程、趋势、 过程控制、连锁保护、计量、数据存储等；数据上传调度中心，并接受调度中心下达的操作指令； 监控参数包括压力、温度、过滤器差压、流量、清管球控制、泄漏报警、阴极保护、阀门状态、故障信号、热值分析； 本地具有工艺数据显示、操作、报警等人机界面。,1、有人值守场站,监控参数包括压力、温

41、度、过滤器差压、流量、清管球控制、泄漏报警、阴极保护、阀门状态、故障信号；数据上传调度中心，并接受调度中心下达的操作指令。,2、无人值守场站,系统开放性和可扩展性； 系统稳定性和可靠性； 平衡可靠性和投资平衡； 数据完整性； 调度中心先进性设计； 如何对采集的数据进行分析和应用：例如以SCADA系统实时数据为核心，实现管网调度综合管理、调度方案辅助决策、用气计划、实际用量和预测动态管理、管网产销差动态跟踪、管网生产设施全生命周期维护等 。,八、SCADA系统特性,1.场站检测仪表和执行机构等设备因质量问题存在误差或不可靠；2.站控系统硬件设备故障；3.站控系统控制软件开发不完善或不合理；4.调

42、度中心硬件故障；5.调度中心SCADA软件平台不稳定；6.调度中心软件开发不完善或不合理；7.调度中心和站控系统通信网络不稳定；8.调度中心网络遭病毒或黑客攻击；9.设备安装和施工不规范也是造成系统不稳定潜在的威胁；10.系统维护管理不规范。,影响系统稳定性和可靠性主要因素有以下几个方面：,硬件设备选型现场仪表、站控系统设备、网络设备、调度中心硬件都要选用质量可靠，并有在行业内有成功应用被证明是可靠的设备，并要有完善的售后服务保障体系的产品。同类型的产品尽量进行标准化，减少备品备件的类型，利于售后维护。要根据用户的需求选用性价比高的产品，不能一味的追求可靠性而不考虑成本。,软件设备选型运行于U

43、NIX/LINUX平台的 SCADA系统软件，该类软件目前在燃气行业。应用的主要有美国TRANSDYNC DYNAC软件、加拿大TELVENT平台软件；运行于WINDOWS平台的SCADA软件，该类软件目前在燃气行业主要有SIEMENS WINCC、GE 、IFIX。通过价格、性能、维护等方面的综合比较，大的燃气SCADA监控系统，由于对系统安全性、稳定性要求高，建议采用基于UNIX/LINUX SCADA平台软件。而对于小的燃气SCADA系统采用基于WINDOWS SCADA平台性价比更高。,DMS整合了燃气SCADA系统、燃气管网GIS系统、CIS客户服务系统，监 测管网的实时运行状态，充

44、分利用管网的数据资源，建立燃气管网运 行模型，对管网运行进行仿真和评估，生成调度策略和紧急抢修策 略，保障燃气管网安全、连续、稳定运行。,结合计算机、信息与控制技术最新发展，面向燃气输配管理。,九、燃气输配与调度管理的系统,SCADA系统,门站,主控中心,备份中心,专用调压站或区域调压站,中/低压调压站,管网不利点,有线或无线通讯,高/中压调压站(含阀室),远程站控系统,主控中心,网络通讯,SCADA,SCADA系统功能,数据采集和存储时间同步用户管理通讯状态下达指令参数设定工艺流程动态显示趋势分析事故状态下平衡用户用气事件/报警管理安全连锁监控调压站本地监测参数远程设定,SCADA,动态调度

45、输出报表，表格，图形操作记录事故追忆功能系统自诊断通过Web服务器展示给用户的信息界面包括SCADA监控软件显示界面：如曲线界面、数据表格、报警信息、各站控系统的实时工艺流程数据及配置信息等；,SCADA,主干网的地理信息系统提供管网规划、电子图档、管网设施管理、日常维护等，同时包括抢修车辆GPS/AVL定位系统。,GIS (Geographic Information System, 简称GIS)燃气管网地理信息系统,GIS,GIS系统结构,GIS,GIS系统功能,图形显示,图形无级缩放 能对图形进行开窗、中心放大、中心缩小、中心移动、任意中心放大、任意中心缩小、返回前状态和全景显示。,GIS,设备管理,设备基本信息管理 对燃气管网中的管线及设备的属性数据进行动态维护，含登记设备信息、修改设备信息、报废设备信息,并可打印设备电子卡片（含基本属性数据和简要地形图）。,GIS,空间查询,可进行空间图形与属性的双向查询，并可根据需要进行最佳路径分析,GIS,