17.4 万立方米液化天然气运输船 在线天然气热值分析系统

17.4 万立方米液化天然气运输船

在线天然气热值分析系统

技

术

方

案

制作单位：北京普瑞分析仪器有限公司

2023年 5月 15日

目      录

1. 项目概述        

2. 设计总则        

2.1设计依据        

2.2设计原则        

3.项目方案        

3.1 测量项目及项目概述        

3.2系统概述        

3.3系统技术指标和参数        

4、 供货范围        

5.现场安装方案        

6.质量保证体系及措施（交钥匙工程）        

7、质保期及售后服务        

附录一：预处理工艺流程图        

1.       项目概述

1)                      本技术方案适用于17.4 万立方米液化天然气运输船在线天然气热值分析系统自动、连续地分析管道中天然气的组分，并将其分析结果传送至上位计算机控制系统和流量计算机;包括本体及辅助设备系统的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

2)                      本技术方案所提出的是低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文。保证提供符合国家有关安全、环保等强制规范要求和现行中国或国际通用标准（若无相关的国内、国际标准，则应满足引进国或所在国国家或国外生产企业的标准）的优质产品。

3)                      北京普瑞分析仪器有限公司提供的设备是全新的和先进的，并经过运行实践已证明是成熟可靠的产品。

4)                      所有的产品都按照IS09001质量认证体系和技术要求规定的最新相关标准进行制造、试验和检查；计量单位采用国际单位制基本单位。

2.       设计总则

2.1设计依据

除应参照通用技术规格书中列出的标准和规范外，还提供在本工程中所采用的标准和规范的清单，并应保证其版本为最新版本（包括修正版）。

GB/T 13610       天然气的组成分析  天然气热值法

GB/T 13609       天然气取样导则

GB/T 11062       天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法

GB/T 15464       仪器仪表包装通用技术条件

GB/T 17747.1     天然气压缩因子的计算 第1部分：导论和指南

GB/T 17747.2     天然气压缩因子计算 第2部分：用摩尔组成进行计算

GB/T 17747.3     天然气压缩因子计算 第3部分：用物性值进行计算

GB/T 18603       天然气计量系统技术要求

JJG 700           天然气热值仪检定规程

GB 3836.1         爆炸性环境用防爆电气设备 第1 部分：通用要求

GB 3836.2         爆炸性气体环境用电气设备 第2 部分：隔爆型“d"

GB 3836.3         爆炸性气体环境用电气设备 第3 部分：增安型“e"

GB 3836.4         爆炸性气体环境用电气设备 第4 部分：本质安全型“i"

GB 4028           外壳防护等级的分类

SY/T  0025       石油设施电气装置场所分类

ZBY 002           仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法

ZBY 003           仪器仪表包装技术条件

ISO 6976           Natural gas-Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from composition

ISO 10723          Natural gas — Performance evaluation for on-line analytical systems

A.G.A 0        Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocarbon Gases

所有规范和标准均应为项目采购期时的有效版本。

2.2设计原则

（1）严格贯彻执行相关标准的有关规定，确保各项指标达到设计要求；

（2）采用技术成熟、安全、可靠的先进设备，确保监测数据准确性和精确性；

（3）工程布局合理、占地空间小、外形结构美观；

（4）设计要做到投资省，运行费用低；

（5）避免产生二次污染。

3.项目方案

3.1 测量项目及项目概述

船舶（液化天然气运输船）的设计、建造和设备应能运输低温度为-163℃的液化天然气。

色谱仪安装在通往ER的气体主管线上，并通过IAS进行在线监测，并与性能监测系统接口。安装一台在线色谱仪，并提供天然气管线色谱仪的相关取样设备。

气相色谱仪具有天然气成分、密度和热值功能。天然气管线的压力为1.1-1.25MPa。色谱仪使用SO测量单元。

提供气相色谱仪和取样柜上的气体检测（气体检测器由造船厂提供，供应商提供安装位置和电缆压盖贯穿件）。

Modbus RS485优选用于板上IAS通信。电源：220V/60H

3.2系统概述

CMS-6000型天然气热值在线分析系统可与天然气管道直接连接实现在线进样分析，并可以实现24小时连续在线监测，分析的数据结果可以通过用户的网络平台协议进行上传到中控系统。为用户提供了准确、快速，简洁的检测手段，使分析监测数据一目了然；符合GB/T13610-2020《天然气的组成分析天然气热值法》等要求的国家分析检测执行标准。广泛应用于燃气公司、铝业制造、热电厂、陶瓷、冶金、玻璃、造纸等天然气用户单位对所使用天然气的热值分析检测。

CMS-6000型天然气热值在线分析系统适用于天然气、液化气和液化混合空气、配气等管道气的组分含量分析检测，仪器自带的分析软件系统可以秒计算出不同燃气的高热值、低热值、密度、相对密度、华白数、燃烧势等特性指数；可对天然气中氮、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷及C6+以上的烃类成份的一次进样全分析。

本系统主要由取样单元（含取样探针、短管、取样阀）、气源净化单元、预处理单元（根据介质的工艺条件情况选配） 、分析单元、控制单元、标定单元（标气系统）、配套设备组成。系统具有安全可靠、取样真实、响应快、分析精度高、配置和选型最佳等诸多特色，系统不仅考虑了适应危险环境场所问题，也考虑了避免系统内部的不安全因素的产生。因此是国内最为完善的分析系统。

3.3系统技术指标和参数

3.3.1样气预处理系统

预处理系统针对样品气的具体工况，实现样品采集、过滤、稳流、标定、自动化控制等功能，使得样品在不失真条件下，满足在线分析仪表的要求，从而保证在线分析系统的长期、可靠、准确运行。

Ø       整套预处理系统集成在机柜中

Ø       主要部件采用进口品牌，例如采样泵及电磁阀等

Ø       多级颗粒过滤，减少管路堵塞

Ø       分析安装在预处理机柜中，节省空间，操作维护方便

取样预处理系统包括的配套设备（如减压阀、温度计、压力表等）安装在前处理箱内。箱子内留有足够的空间，以用来安装和维护其内部的设备。箱子内的设备可根据现场过程工艺参数的要求定制。

3.3.2取样管线

Ø       采用气体吸附性低耐腐蚀性高和惰性化的材料

Ø       全程采用 120℃以上高温伴热，以减少样品吸附。

Ø       一体化设计，加热均匀，智能温控

Ø       具备全系统校正回路，满足环保规范需求

3.3.3在线天然气热值分析仪

CMS-6000型天然气热值在线分析系统适用于天然气、液化气和液化混合空气、配气等管道气的组分含量分析检测，仪器自带的分析软件系统可以秒计算出不同燃气的高热值、低热值、密度、相对密度、华白数、燃烧势等特性指数；可对天然气中氮、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷、异戊烷及C6+以上的烃类成份的一次进样全分析。

仪器特点

Ø                      该仪器系统是全填充柱、全TCD的多维色谱分析方法，柱负荷大，自动化程度高。

Ø                      一次进样既可得到天然气的各个含量。

Ø                      线性范围内不受进样量的影响，对进样要求不苛刻。

Ø                      两个通道相互独立，如不需要检测H2、He含量，则只用通道Ⅱ既可。

Ø                      该分析系统为天然气的全组份分析，定量简单，方便用加校正因子的归一法定量，或者外标法定量。

Ø                      该系统流程适合要求分离N2、O2、CO、CO2、CH4及C2～C5烃类的所有应用。

Ø                      该系统经扩展后可分析天然气中C10～C140及C14+的单体烃含量（FID检测）。

技术参数：

1.载气：高纯氦气（纯度≥ 99.995％）

2.内置热值软件自动算出组分含量、高热值、低热值、密度、相对密度、华白数、燃烧势

3.TCD灵敏度检测器TCD

敏感度：≥5000mV·mL/mg(正十六烷)
基线噪声：≤30μV(载气：99.999%的氢气)  

4.进气要求：无尘、无水、无油

5.定性时间差：≤0.02min

6.定量重复性：RSD≤1%

7.分析周期：＜8分钟

8.工作环境：5℃-50℃：湿度：10%-85%

9.输入电源：AC220V  DC12V  24V

3.3.5标定气系统

提供标定气及连接用的管线、阀门等。

Ø                      提供标气的可追溯性文件，说明其种类、浓度和数量，提供储气罐的材料安全数据表，介绍储气罐和招标方将来购置和储存校正气的说明。

3.3.6信号、通讯

天然气热值分析仪根据其测量数据自动生成报告及色谱图，并向上位计算机系统进行传输。具有多种通讯接口（包括RS-232和RS-485通讯接口，以太网通讯和诊断接口），并支持MODBUS通信协议。

天然气热值分析仪应具有故障报警功能，当发生故障时，能及时报警并提示故障信息。

天然气热值分析仪主机能够就地显示气体组分、密度、热值、压缩因子等信息，并能通过按键选择显示内容和组态显示方式，如一个月内的历史记录、报警记录和数据结果记录等。

天然气热值分析仪应有足够的内存，可对气体组分、密度、热值、压缩因子、色谱图等检测、计算数据进行存储。

天然气热值分析仪应具有自检功能，可根据控制指令或设定的时间间隔自动通入标准气体进行标定，并将标定结果保存，同时传送到上位计算机控制系统。

3.3.7、防爆分析柜

防爆分析柜适用于石油化工、海上钻井平台、冶金、医药、轻工、纺织、食

品、生物工程、航天航空工程以及军事设施等工厂，具有ⅡA、ⅡB、ⅡC 级，温

度组别为 T1～T4 的爆炸性气体或蒸气环境中；海拔高度不超过 2000 米；25℃

时，相对湿度 95％以下；工作环境温度-20℃～+40℃之间。可根据用户要求安

装各种普通的检测仪表、分析仪表、显示仪表、微电脑触摸屏以及普通电器元

件，对用户内装电器元件基本不受限制。

正压柜由柜体、自控系统、布气系统、报警系统、用户配电系统组成；柜体

由正压腔和副腔组成，正压腔内装用户配电系统元件及部分自控系统的防爆元

件；副腔内装自控系统、报警系统及用户的进出电缆。

本正压柜采用 Q235 钢板或不锈钢焊接而成，对其各接合面都经过了特殊的密

封处理。

本正压柜进气方式为通风型，即不间断连续供气，正压腔内装元件的工作热

量可随气路带走，具有很好的散热效果。

本产品引用 GB3836.1-2010 ,GB3836.5-2004 以及相关标准设计、制造、检验。

技术参数

防爆标志：ExdeIIBT4/T5/T6、ExdeIICT4/T5/T6、DIP A20 TA,T4/T5/T6；

额定电压：AC220/380V, 非标准电压：12V/24V/36V/127V/660V；

总开关电流：10A—800A；分开关电流：1A—630A；

防护等级：IP65；

螺纹规格：DN15-DN100/G1/2-G4寸

引入线规格：直径6mm-80mm；引出线规格：直径6mm-80mm；

引入引出方向：上进上出，下进下出（可按客户要求不受限制）

4、       供货范围

附件：配置清单

备品备件清单

5.现场安装方案

5.1管线及电缆敷设  

现场电缆敷设方式可用走桥架或穿管方式.桥架及穿管的走向根据现场实际定，但应遵循以下原则：  

（1）                      采样管线长度尽量短，一般不要超过70米,以小于50米为佳。

（2）                      采样管线走向不能出现U型弯，防止积水及阻塞管线。

（3）                      采样管线不能折死弯，大于90度,水平方向大于15度。弯曲半径400mm。  

（4）                      信号电缆及通讯电缆必须带屏蔽。  

（5）                      说明：电缆的长度根据现场实际定，基本跟采样管线长度一致，留有余量。

（6）                      从探头到分析仪的整条采样管线的铺设应采用桥架方式，管线倾斜度不得小于 5º，防止管线内积水，在每隔 4 m～5 m 处装线卡箍。伴热管伴热温度不低于 120 ℃。

（7）                      电缆桥架安装应满足最大直径电缆的最小弯曲半径要求。电缆桥架的连接应采用连接片联结。

（8）                      电缆的敷设应将动力与信号电缆分开敷设，保证电缆通路及电缆保护管的密封，自控电缆敷设应符合输入、输出分开，数字信号、模拟信号分开的配线和敷设的要求。

5.2 防雷接地及防风防冻问题

监测用房及现场设备必须有完善、规范的接地装置和避雷措施。以上措施

需要企业统一考虑安装避雷设施。现场设备应考虑极低气候下的防冻问题，要求加装防水、防风罩等，必要时需要做保暖处理。

5.3配管配线

配管：

样品、载气、标气管线：316不锈钢管采用进口产品或国内品牌，卡套连接.

样品放空总管：

采用304不锈钢管，外加阻火器，尾气放空管线带阻火器，距小屋屋顶不低于1 米处，排放管上方防雨罩。

5.4分析系统的安装

分析系统在室内或室外落地式安装，安装地点的机械震动应可忽略不计。分析仪和预处理装置为一体，为落地式安装，安装时参照相应的安装图。分析系统应尽量靠近取样点，取样点到分析系统的距离建议不超过20m，以减小系统滞后时间。

5.5 采样管道的安装

  采样管道采用¢6×1不锈钢管或四分钢管连接转为¢6卡套接口，长度最好不超过20m。采样管道应均匀倾斜，不至于形成弯曲、低凹积水等现象。

5.6 分析后尾气排放管连接

  分析过的尾气排到排空管道，管道选用¢6×1软管连接。尾气排空应引至安全地带排放，排空气路必须畅通，不可通过节流和任何电阻，以免降低检测精度或影响系统正常运行。

5.7系统和密封性

      系统的气密性检查按Q/CYN52标准进行。

5.8系统接地

   为了保证安全操作和避免电磁场的干扰，分析系统通过接地端子可靠接地，接地电阻小于4殴。

5.9 电源：220V AC  ±22VAC   60±0.5Hz

5.10 接线

  电气线路均在出厂前连接好。系统投运前应正确连接外部电气线路和检查各元件上的连线有无松动、脱落现象。

6.质量保证体系及措施（交钥匙工程）

1)       严格按照合同及技术协议的要求，提供符合设计标准、质量合格的产品。

2)       严格检查和控制原材料、元器件、配件和附件的质量。

3)       保证所供设备加工工艺完善，检测手段完备，产品绝不带缺陷出厂。

4)       对供货质量、设备性能、技术接口及服务等方面问题负全部责任。

5)       愿意接受需方委派的监造人员来厂监督并为监造人员提供方便。

6)       在安装和试运过程中，设备出现质量问题，本着先处理问题再分清责任，一切以满足工程进度需要为准则。

7)       设备出厂前将按照国标或技术协议的约定进行严格的出厂试验，确保试验指标达到设计标准或技术协议的规定要求。

8)       为所提供的设备在制造、运输、装卸过程中投保，一旦发生意外将按用户要求对所供设备尽快进行免费更换、修理，直到用户满意为准。

9)       在开箱过程中入发现缺件及其它原因引起的零部件丢失，我方尽快免费补齐所缺零部件，在设备的安装调试过程中以及今后在设备使用中发现的质量问题，如属我方原因，我方将承担责任。

10)       质保期外卖方所提供产品岀现问题需卖方处理时，卖方应及时派技术人员到现场提供服务，材料费及现场服务费由用户承担。

11)       质保期内发现的设备质量问题，免费负责维护、更换，相应零部件。

12)       质保范围内对产品的维护以及检测应尽可能在买方现场进行，如确实不具备条件，将在卖方的售后服务中心进行，所有费用由卖方承担。

13)       无论是在质保期内，还是在质保期外，卖方在收到买方或最终用户确认后，售后服务响应时间12小时，一旦买方或用户有要求，卖方应在36小时内派人抵达现场。

7、质保期及售后服务

7.1质保期

质保期为系统安装完毕正常运行起12个月或货到之日起13个月，以先到日期为准。在质保期内，卖方保证及时修理任何并非买方人员非正常操作而导致的缺陷或故障。

7.2、项目技术材料

本公司将提供客户以下技术材料：

1.                      供货仪表清单、备品备件清单、设备材料清单

2.                      提供仪器说明书；

3.                      技术规格书 ；

4.                      项目系统装配图；

5.                      出厂测试、试验报告（压力试验、泄漏试验等）

6.                      项目安装调试单；

7.                      项目验收单；

8.                      服务维修单；

9.                      安装操作维护手册

10.                      出厂合格证、质量证书

11.                      中国机构颁发的防爆合格证（包括各附件）

12.                      装箱单

7.3安装调试及试运行

1)       本公司提供免费技术交流、送货上门、安装调试、试运行、现场培训等服务。

2)       提供货物安装所需的材料及技术数据以及组装/维修所需工具。

3)       在接到客户要求安装的通知后，本公司立即安排合适的人员到现场进行安装和调试。

4)       本公司派出的安装指导人员具备相关的专业知识、技术水准、相应资质和能力，熟悉本项目所述货物的规格、技术指标及安装工艺，有足够能力安装和指导、调试本项目的货物并使之达到标准要求；

5)       提供现场安装指导服务（包括仪表安装、接线指导、调试和开车）。服务两次，第一次安装接线指导、调试，服务期5天；第二次开车服务，服务期5天。

7.4培训计划

培训目的：

－能够进行较好的周维护，并做好周维护记录。

－能够进行仪器性能检查，发现出现的问题。

－能够操作仪器和数据采集系统，并且能分析数据的有效性。

－能够对仪器进行校准检查。

－能够进行简单仪器设备维护。

培训方式：现场培训

参加人数：不限；

培训地点：安装现场；

时间：在安装调试时同时进行，为期1～3天；

内容：仪器的操作和维护。

附录一：预处理工艺流程图

北京普瑞分析仪器有限公司