17.4 萬立方米液化天然氣運輸船

在線天然氣熱值分析系統(tǒng)

技

術

方

案

制作單位：北京普瑞分析儀器有限公司

2023年 5月 15日

目      錄

1. 項目概述        

2. 設計總則        

2.1設計依據        

2.2設計原則        

3.項目方案        

3.1 測量項目及項目概述        

3.2系統(tǒng)概述        

3.3系統(tǒng)技術指標和參數        

4、 供貨范圍        

5.現場安裝方案        

6.質量保證體系及措施（交鑰匙工程）        

7、質保期及售后服務        

附錄一：預處理工藝流程圖        

1.       項目概述

1)                      本技術方案適用于17.4 萬立方米液化天然氣運輸船在線天然氣熱值分析系統(tǒng)自動、連續(xù)地分析管道中天然氣的組分，并將其分析結果傳送至上位計算機控制系統(tǒng)和流量計算機;包括本體及輔助設備系統(tǒng)的功能設計、結構、性能、安裝和試驗等方面的技術要求。

2)                      本技術方案所提出的是低限度的技術要求，并未對一切技術細節(jié)作出規(guī)定，也未充分引述有關標準和規(guī)范的條文。保證提供符合國家有關安全、環(huán)保等強制規(guī)范要求和現行中國或國際通用標準（若無相關的國內、國際標準，則應滿足引進國或所在國國家或國外生產企業(yè)的標準）的優(yōu)質產品。

3)                      北京普瑞分析儀器有限公司提供的設備是全新的和先進的，并經過運行實踐已證明是成熟可靠的產品。

4)                      所有的產品都按照IS09001質量認證體系和技術要求規(guī)定的最新相關標準進行制造、試驗和檢查；計量單位采用國際單位制基本單位。

2.       設計總則

2.1設計依據

除應參照通用技術規(guī)格書中列出的標準和規(guī)范外，還提供在本工程中所采用的標準和規(guī)范的清單，并應保證其版本為最新版本（包括修正版）。

GB/T 13610       天然氣的組成分析  天然氣熱值法

GB/T 13609       天然氣取樣導則

GB/T 11062       天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法

GB/T 15464       儀器儀表包裝通用技術條件

GB/T 17747.1     天然氣壓縮因子的計算 第1部分：導論和指南

GB/T 17747.2     天然氣壓縮因子計算 第2部分：用摩爾組成進行計算

GB/T 17747.3     天然氣壓縮因子計算 第3部分：用物性值進行計算

GB/T 18603       天然氣計量系統(tǒng)技術要求

JJG 700           天然氣熱值儀檢定規(guī)程

GB 3836.1         爆炸性環(huán)境用防爆電氣設備 第1 部分：通用要求

GB 3836.2         爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第2 部分：隔爆型“d”

GB 3836.3         爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第3 部分：增安型“e”

GB 3836.4         爆炸性氣體環(huán)境用電氣設備 第4 部分：本質安全型“i”

GB 4028           外殼防護等級的分類

SY/T  0025       石油設施電氣裝置場所分類

ZBY 002           儀器儀表運輸、運輸貯存基本環(huán)境條件及試驗方法

ZBY 003           儀器儀表包裝技術條件

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

所有規(guī)范和標準均應為項目采購期時的有效版本。

2.2設計原則

（1）嚴格貫徹執(zhí)行相關標準的有關規(guī)定，確保各項指標達到設計要求；

（2）采用技術成熟、安全、可靠的先進設備，確保監(jiān)測數據準確性和精確性；

（3）工程布局合理、占地空間小、外形結構美觀；

（4）設計要做到投資省，運行費用低；

（5）避免產生二次污染。

3.項目方案

3.1 測量項目及項目概述

船舶（液化天然氣運輸船）的設計、建造和設備應能運輸低溫度為-163℃的液化天然氣。

色譜儀安裝在通往ER的氣體主管線上，并通過IAS進行在線監(jiān)測，并與性能監(jiān)測系統(tǒng)接口。安裝一臺在線色譜儀，并提供天然氣管線色譜儀的相關取樣設備。

氣相色譜儀具有天然氣成分、密度和熱值功能。天然氣管線的壓力為1.1-1.25MPa。色譜儀使用SO測量單元。

提供氣相色譜儀和取樣柜上的氣體檢測（氣體檢測器由造船廠提供，供應商提供安裝位置和電纜壓蓋貫穿件）。

Modbus RS485優(yōu)選用于板上IAS通信。電源：220V/60H

3.2系統(tǒng)概述

CMS-6000型天然氣熱值在線分析系統(tǒng)可與天然氣管道直接連接實現在線進樣分析，并可以實現24小時連續(xù)在線監(jiān)測，分析的數據結果可以通過用戶的網絡平臺協(xié)議進行上傳到中控系統(tǒng)。為用戶提供了準確、快速，簡潔的檢測手段，使分析監(jiān)測數據一目了然；符合GB/T13610-2020《天然氣的組成分析天然氣熱值法》等要求的國家分析檢測執(zhí)行標準。廣泛應用于燃氣公司、鋁業(yè)制造、熱電廠、陶瓷、冶金、玻璃、造紙等天然氣用戶單位對所使用天然氣的熱值分析檢測。

CMS-6000型天然氣熱值在線分析系統(tǒng)適用于天然氣、液化氣和液化混合空氣、配氣等管道氣的組分含量分析檢測，儀器自帶的分析軟件系統(tǒng)可以秒計算出不同燃氣的高熱值、低熱值、密度、相對密度、華白數、燃燒勢等特性指數；可對天然氣中氮、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、正戊烷、異戊烷及C6+以上的烴類成份的一次進樣全分析。

本系統(tǒng)主要由取樣單元（含取樣探針、短管、取樣閥）、氣源凈化單元、預處理單元（根據介質的工藝條件情況選配） 、分析單元、控制單元、標定單元（標氣系統(tǒng)）、配套設備組成。系統(tǒng)具有安全可靠、取樣真實、響應快、分析精度高、配置和選型最佳等諸多特色，系統(tǒng)不僅考慮了適應危險環(huán)境場所問題，也考慮了避免系統(tǒng)內部的不安全因素的產生。因此是國內最為完善的分析系統(tǒng)。

3.3系統(tǒng)技術指標和參數

3.3.1樣氣預處理系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)針對樣品氣的具體工況，實現樣品采集、過濾、穩(wěn)流、標定、自動化控制等功能，使得樣品在不失真條件下，滿足在線分析儀表的要求，從而保證在線分析系統(tǒng)的長期、可靠、準確運行。

?       整套預處理系統(tǒng)集成在機柜中

?       主要部件采用進口品牌，例如采樣泵及電磁閥等

?       多級顆粒過濾，減少管路堵塞

?       分析安裝在預處理機柜中，節(jié)省空間，操作維護方便

取樣預處理系統(tǒng)包括的配套設備（如減壓閥、溫度計、壓力表等）安裝在前處理箱內。箱子內留有足夠的空間，以用來安裝和維護其內部的設備。箱子內的設備可根據現場過程工藝參數的要求定制。

3.3.2取樣管線

?       采用氣體吸附性低耐腐蝕性高和惰性化的材料

?       全程采用 120℃以上高溫伴熱，以減少樣品吸附。

?       一體化設計，加熱均勻，智能溫控

?       具備全系統(tǒng)校正回路，滿足環(huán)保規(guī)范需求

3.3.3在線天然氣熱值分析儀

CMS-6000型天然氣熱值在線分析系統(tǒng)適用于天然氣、液化氣和液化混合空氣、配氣等管道氣的組分含量分析檢測，儀器自帶的分析軟件系統(tǒng)可以秒計算出不同燃氣的高熱值、低熱值、密度、相對密度、華白數、燃燒勢等特性指數；可對天然氣中氮、甲烷、二氧化碳、乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷、正戊烷、異戊烷及C6+以上的烴類成份的一次進樣全分析。

儀器特點

?                      該儀器系統(tǒng)是全填充柱、全TCD的多維色譜分析方法，柱負荷大，自動化程度高。

?                      一次進樣既可得到天然氣的各個含量。

?                      線性范圍內不受進樣量的影響，對進樣要求不苛刻。

?                      兩個通道相互獨立，如不需要檢測H2、He含量，則只用通道Ⅱ既可。

?                      該分析系統(tǒng)為天然氣的全組份分析，定量簡單，方便用加校正因子的歸一法定量，或者外標法定量。

?                      該系統(tǒng)流程適合要求分離N2、O2、CO、CO2、CH4及C2～C5烴類的所有應用。

?                      該系統(tǒng)經擴展后可分析天然氣中C10～C140及C14+的單體烴含量（FID檢測）。

技術參數：

1.載氣：高純氦氣（純度≥ 99.995％）

2.內置熱值軟件自動算出組分含量、高熱值、低熱值、密度、相對密度、華白數、燃燒勢

3.TCD靈敏度檢測器TCD

敏感度：≥5000mV·mL/mg(正十六烷)
基線噪聲：≤30μV(載氣：99.999%的氫氣)  

4.進氣要求：無塵、無水、無油

5.定性時間差：≤0.02min

6.定量重復性：RSD≤1%

7.分析周期：＜8分鐘

8.工作環(huán)境：5℃-50℃：濕度：10%-85%

9.輸入電源：AC220V  DC12V  24V

3.3.5標定氣系統(tǒng)

提供標定氣及連接用的管線、閥門等。

?                      提供標氣的可追溯性文件，說明其種類、濃度和數量，提供儲氣罐的材料安全數據表，介紹儲氣罐和招標方將來購置和儲存校正氣的說明。

3.3.6信號、通訊

天然氣熱值分析儀根據其測量數據自動生成報告及色譜圖，并向上位計算機系統(tǒng)進行傳輸。具有多種通訊接口（包括RS-232和RS-485通訊接口，以太網通訊和診斷接口），并支持MODBUS通信協(xié)議。

天然氣熱值分析儀應具有故障報警功能，當發(fā)生故障時，能及時報警并提示故障信息。

天然氣熱值分析儀主機能夠就地顯示氣體組分、密度、熱值、壓縮因子等信息，并能通過按鍵選擇顯示內容和組態(tài)顯示方式，如一個月內的歷史記錄、報警記錄和數據結果記錄等。

天然氣熱值分析儀應有足夠的內存，可對氣體組分、密度、熱值、壓縮因子、色譜圖等檢測、計算數據進行存儲。

天然氣熱值分析儀應具有自檢功能，可根據控制指令或設定的時間間隔自動通入標準氣體進行標定，并將標定結果保存，同時傳送到上位計算機控制系統(tǒng)。

3.3.7、防爆分析柜

防爆分析柜適用于石油化工、海上鉆井平臺、冶金、醫(yī)藥、輕工、紡織、食

品、生物工程、航天航空工程以及軍事設施等工廠，具有ⅡA、ⅡB、ⅡC 級，溫

度組別為 T1～T4 的爆炸性氣體或蒸氣環(huán)境中；海拔高度不超過 2000 米；25℃

時，相對濕度 95％以下；工作環(huán)境溫度-20℃～+40℃之間?？筛鶕脩粢?/span>安

裝各種普通的檢測儀表、分析儀表、顯示儀表、微電腦觸摸屏以及普通電器元

件，對用戶內裝電器元件基本不受限制。

正壓柜由柜體、自控系統(tǒng)、布氣系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、用戶配電系統(tǒng)組成；柜體

由正壓腔和副腔組成，正壓腔內裝用戶配電系統(tǒng)元件及部分自控系統(tǒng)的防爆元

件；副腔內裝自控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)及用戶的進出電纜。

本正壓柜采用 Q235 鋼板或不銹鋼焊接而成，對其各接合面都經過了特殊的密

封處理。

本正壓柜進氣方式為通風型，即不間斷連續(xù)供氣，正壓腔內裝元件的工作熱

量可隨氣路帶走，具有很好的散熱效果。

本產品引用 GB3836.1-2010 ,GB3836.5-2004 以及相關標準設計、制造、檢驗。

技術參數

防爆標志：ExdeIIBT4/T5/T6、ExdeIICT4/T5/T6、DIP A20 TA,T4/T5/T6；

額定電壓：AC220/380V, 非標準電壓：12V/24V/36V/127V/660V；

總開關電流：10A—800A；分開關電流：1A—630A；

防護等級：IP65；

螺紋規(guī)格：DN15-DN100/G1/2-G4寸

引入線規(guī)格：直徑6mm-80mm；引出線規(guī)格：直徑6mm-80mm；

引入引出方向：上進上出，下進下出（可按客戶要求不受限制）

4、       供貨范圍

附件：配置清單

備品備件清單

5.現場安裝方案

5.1管線及電纜敷設  

現場電纜敷設方式可用走橋架或穿管方式.橋架及穿管的走向根據現場實際定，但應遵循以下原則：  

（1）                      采樣管線長度盡量短，一般不要超過70米,以小于50米為佳。

（2）                      采樣管線走向不能出現U型彎，防止積水及阻塞管線。

（3）                      采樣管線不能折死彎，大于90度,水平方向大于15度。彎曲半徑400mm。  

（4）                      信號電纜及通訊電纜必須帶屏蔽。  

（5）                      說明：電纜的長度根據現場實際定，基本跟采樣管線長度一致，留有余量。

（6）                      從探頭到分析儀的整條采樣管線的鋪設應采用橋架方式，管線傾斜度不得小于 5o，防止管線內積水，在每隔 4 m～5 m 處裝線卡箍。伴熱管伴熱溫度不低于 120 ℃。

（7）                      電纜橋架安裝應滿足最大直徑電纜的最小彎曲半徑要求。電纜橋架的連接應采用連接片聯結。

（8）                      電纜的敷設應將動力與信號電纜分開敷設，保證電纜通路及電纜保護管的密封，自控電纜敷設應符合輸入、輸出分開，數字信號、模擬信號分開的配線和敷設的要求。

5.2 防雷接地及防風防凍問題

監(jiān)測用房及現場設備必須有完善、規(guī)范的接地裝置和避雷措施。以上措施

需要企業(yè)統(tǒng)一考慮安裝避雷設施?，F場設備應考慮極低氣候下的防凍問題，要求加裝防水、防風罩等，必要時需要做保暖處理。

5.3配管配線

配管：

樣品、載氣、標氣管線：316不銹鋼管采用進口產品或國內品牌，卡套連接.

樣品放空總管：

采用304不銹鋼管，外加阻火器，尾氣放空管線帶阻火器，距小屋屋頂不低于1 米處，排放管上方防雨罩。

5.4分析系統(tǒng)的安裝

分析系統(tǒng)在室內或室外落地式安裝，安裝地點的機械震動應可忽略不計。分析儀和預處理裝置為一體，為落地式安裝，安裝時參照相應的安裝圖。分析系統(tǒng)應盡量靠近取樣點，取樣點到分析系統(tǒng)的距離建議不超過20m，以減小系統(tǒng)滯后時間。

5.5 采樣管道的安裝

  采樣管道采用￠6×1不銹鋼管或四分鋼管連接轉為￠6卡套接口，長度最好不超過20m。采樣管道應均勻傾斜，不至于形成彎曲、低凹積水等現象。

5.6 分析后尾氣排放管連接

  分析過的尾氣排到排空管道，管道選用￠6×1軟管連接。尾氣排空應引至安全地帶排放，排空氣路必須暢通，不可通過節(jié)流和任何電阻，以免降低檢測精度或影響系統(tǒng)正常運行。

5.7系統(tǒng)和密封性

      系統(tǒng)的氣密性檢查按Q/CYN52標準進行。

5.8系統(tǒng)接地

   為了保證安全操作和避免電磁場的干擾，分析系統(tǒng)通過接地端子可靠接地，接地電阻小于4毆。

5.9 電源：220V AC  ±22VAC   60±0.5Hz

5.10 接線

  電氣線路均在出廠前連接好。系統(tǒng)投運前應正確連接外部電氣線路和檢查各元件上的連線有無松動、脫落現象。

6.質量保證體系及措施（交鑰匙工程）

1)       嚴格按照合同及技術協(xié)議的要求，提供符合設計標準、質量合格的產品。

2)       嚴格檢查和控制原材料、元器件、配件和附件的質量。

3)       保證所供設備加工工藝完善，檢測手段完備，產品絕不帶缺陷出廠。

4)       對供貨質量、設備性能、技術接口及服務等方面問題負全部責任。

5)       愿意接受需方委派的監(jiān)造人員來廠監(jiān)督并為監(jiān)造人員提供方便。

6)       在安裝和試運過程中，設備出現質量問題，本著先處理問題再分清責任，一切以滿足工程進度需要為準則。

7)       設備出廠前將按照國標或技術協(xié)議的約定進行嚴格的出廠試驗，確保試驗指標達到設計標準或技術協(xié)議的規(guī)定要求。

8)       為所提供的設備在制造、運輸、裝卸過程中投保，一旦發(fā)生意外將按用戶要求對所供設備盡快進行免費更換、修理，直到用戶滿意為準。

9)       在開箱過程中入發(fā)現缺件及其它原因引起的零部件丟失，我方盡快免費補齊所缺零部件，在設備的安裝調試過程中以及今后在設備使用中發(fā)現的質量問題，如屬我方原因，我方將承擔責任。

10)       質保期外賣方所提供產品岀現問題需賣方處理時，賣方應及時派技術人員到現場提供服務，材料費及現場服務費由用戶承擔。

11)       質保期內發(fā)現的設備質量問題，免費負責維護、更換，相應零部件。

12)       質保范圍內對產品的維護以及檢測應盡可能在買方現場進行，如確實不具備條件，將在賣方的售后服務中心進行，所有費用由賣方承擔。

13)       無論是在質保期內，還是在質保期外，賣方在收到買方或最終用戶確認后，售后服務響應時間12小時，一旦買方或用戶有要求，賣方應在36小時內派人抵達現場。

7、質保期及售后服務

7.1質保期

質保期為系統(tǒng)安裝完畢正常運行起12個月或貨到之日起13個月，以先到日期為準。在質保期內，賣方保證及時修理任何并非買方人員非正常操作而導致的缺陷或故障。

7.2、項目技術材料

本公司將提供客戶以下技術材料：

1.                      供貨儀表清單、備品備件清單、設備材料清單

2.                      提供儀器說明書；

3.                      技術規(guī)格書 ；

4.                      項目系統(tǒng)裝配圖；

5.                      出廠測試、試驗報告（壓力試驗、泄漏試驗等）

6.                      項目安裝調試單；

7.                      項目驗收單；

8.                      服務維修單；

9.                      安裝操作維護手冊

10.                      出廠合格證、質量證書

11.                      中國機構頒發(fā)的防爆合格證（包括各附件）

12.                      裝箱單

7.3安裝調試及試運行

1)       本公司提供免費技術交流、送貨上門、安裝調試、試運行、現場培訓等服務。

2)       提供貨物安裝所需的材料及技術數據以及組裝/維修所需工具。

3)       在接到客戶要求安裝的通知后，本公司立即安排合適的人員到現場進行安裝和調試。

4)       本公司派出的安裝指導人員具備相關的專業(yè)知識、技術水準、相應資質和能力，熟悉本項目所述貨物的規(guī)格、技術指標及安裝工藝，有足夠能力安裝和指導、調試本項目的貨物并使之達到標準要求；

5)       提供現場安裝指導服務（包括儀表安裝、接線指導、調試和開車）。服務兩次，第一次安裝接線指導、調試，服務期5天；第二次開車服務，服務期5天。

7.4培訓計劃

培訓目的：

－能夠進行較好的周維護，并做好周維護記錄。

－能夠進行儀器性能檢查，發(fā)現出現的問題。

－能夠操作儀器和數據采集系統(tǒng)，并且能分析數據的有效性。

－能夠對儀器進行校準檢查。

－能夠進行簡單儀器設備維護。

培訓方式：現場培訓

參加人數：不限；

培訓地點：安裝現場；

時間：在安裝調試時同時進行，為期1～3天；

內容：儀器的操作和維護。

附錄一：預處理工藝流程圖

北京普瑞分析儀器有限公司