摘要:結(jié)合國家石油天然(ran)氣行業2004實行标準(zhun)SY/T6143-2004對長榆天然氣管(guǎn)道供氣單位與用(yong)戶雙方氣量交接(jie)中的孔闆流量計(jì) 計量誤差進行了(le)一些分析;其次,通(tōng)過一定量的計算(suàn),分析了孔闆流量(liang)計計量中各參數(shu)和變量對計量誤(wu)差的影響,并對誤(wu)差大小做了一個(ge)粗略的估算;最後(hòu),結合所做的誤差(chà)分析,從個人角度(du)對孔闆計量裝置(zhi)的合理設置談幾(ji)點粗淺的認識,供(gong)同行業參考探讨(tao)。
　　目前，世界範圍内(nei)大多數天然氣經(jing)過脫硫、淨化處理(li)後大都采用長距(ju)離管道的方式進(jìn)行輸送,并采用标(biao)準孔闆流量計來(lai)計量。孔闆流量計(jì)在天然氣管道上(shang)的應用相對來說(shuō)是比較成熟可靠(kao)的。但是,在我們實(shi)際工作當中,供氣(qì)方和用氣方在氣(qì)量交接中往往存(cun)在一定的輸差,有(you)時甚至輸差很大(dà)。所以,天然氣輸送(sòng)的正确計量不得(de)不成爲我們深人(ren)細緻研究的問題(ti)，以減少供需雙方(fāng)之間的經濟損失(shī)和不必要的矛盾(dun)。
1問題的提出
　　現以(yi)某供氣單位和某(mou)用戶氣站爲例，分(fen)析長期以來雙方(fāng)在氣量交接中所(suo)存在的計量誤差(cha)。供氣方采用二路(lu)供氣,2台“DANIEL"孔闆流量(liang)計所計量的輸氣(qi)量作爲主計量,用(yòng)戶方的2台“DANIEL"超聲波(bo)流量計(精度優于(yú)或等于0.5級)所計量(liàng)的輸氣量爲監督(du)。工作中我們發現(xian),雙方計量的輸氣(qi)量之間存在着較(jiào)大的輸差,供氣方(fāng)的孔闆流量計每(mei)日計量的輸氣量(liàng)比用戶方每日計(jì)量的輸氣量多1.5x104m³~2.5x104m³,按(an)每日平均輸氣2.5x106m3~2.6x106m3計(ji)算,相對輸差≤1%。雖然(ran)存在--定輸差,但在(zài)國家标準所規定(dìng)的≤1%範圍之内,用戶(hu)方沒有太大的争(zheng)議。但從今.年4月開(kai)始，供氣方的計量(liàng)與用氣方的計量(liàng)誤差突然增大,相(xiang)對輸差增加到5x104m³左(zuǒ)右;日最大達到64461m³,相(xiàng)對輸差>2.4%,遠遠超過(guò)了GB/T18603-2001《天然氣計量系(xì)統技術要求》中所(suo)規定的“計量貿易(yi)交接系統精度定(ding)級符合A級(0.1)标準”，即(ji)貿易交接誤差應(ying)≤1%。此現象給用戶造(zào)成了巨大的經濟(ji)損失。
根據這一-現(xiàn)象,爲了找出雙方(fāng)計量誤差産生的(de)原因,雙方查閱了(le)大量關于天然氣(qi)計量、自動化儀表(biǎo)控制、天然氣流量(liàng)計算标準等方面(mian)的技術資料,并對(dui)雙方流量計及工(gōng)藝流程進行了一(yi)系列現場實地考(kǎo)察和驗算後發現(xian)，供氣方的孔闆流(liú)量計計量系統中(zhong)部分參數設定不(bu)合理,流量計孔闆(pan)使用不标準規範(fàn);經雙方商議後,對(duì)方将系統參數進(jin)行了修改,同時更(gèng)換了計量孔闆，此(ci)後的--個多月中,雙(shuang)方輸差最低降爲(wèi)0.37%,而且-直保持在1%以(yi)下。(雙方計量誤差(cha)的計算數據限于(yú)篇幅和商業機密(mi)從略)。下面主要對(dui)計量誤差存在的(de)原因及避免和解(jiě)決辦法,做粗淺的(de)分析僅供參考。
2輸(shu)差産生原因的分(fèn)析
　　在真實的天然(ran)氣計量過程中,許(xu)多參數(如:壓力、溫(wēn)度流量等)都是不(bu)斷變化的，所以,天(tian)然氣計量系統通(tōng)常采用計算單位(wei)時間(如:秒、分)級的(de)瞬時流量,然後累(lei)計得出日(周、月、年(nian))的輸氣量,但此過(guò)程非常複雜，計算(suàn)量相當于天文數(shu)字，通常采用程序(xù)和計算機來完成(cheng);對于我們人工的(de)計算,也隻能采取(qǔ)選用各參數的日(ri)平均值,經有限次(cì)的計算後得出輸(shū)氣量的大概值。下(xià)面是天然氣流量(liàng)的計算公式和參(can)數,各參數的計算(suan)精度;見表1。
 
2.1天然氣(qi)在标準參比條件(jiàn)下的體積流計算(suàn)公式:
 
qm-----天然氣在标(biao)準參比條件下的(de)體積流量;
Am-----體積流(liú)量計量系數視采(cai)用計量單位而定(ding)。
秒體積流量(m³.8-1)計量(liang)系數Am=3.1795x10-6;小時體積流(liú)量(m³.h-1)計量系數Amh=0.011446;日體(ti)積流量(m³.d-1)計量系數(shu)Amd=0.27471;
C----流出系數;
E----漸近速(sù)度系數;
d----孔闆開孔(kong)直徑,mm;
FG----相對密度系(xi)數;
Ɛ----可膨脹性系數(shù);.
Fx----超壓縮系數;
Fr---流動(dong)溫度系數;
P1----孔闆上(shàng)遊側取壓孔氣流(liu)絕對靜壓,MPa;
△p-----氣流流(liu)經孔闆時産生的(de)差壓,Pa。
　　天然氣計量(liang)誤差的正确計算(suàn)是非常困難的，也(yě)是極其複雜的,基(jī)本上沒有一個定(dìng)量的概念,大多數(shu)隻能做定性分析(xī)。所以在此僅從以(yi)下幾方面對造成(cheng)雙方輸差的原因(yīn)做分析:
2.2壓力對輸(shu)差的影響
2.2.1當地大(dà)氣壓對輸差的影(ying)響
　　不同的地區由(yóu)于海拔高度不同(tóng),大氣壓力也不相(xiang)同,-般标準的大氣(qi)壓爲0.0981MPa。假如所在地(dì)區大氣壓爲0.0890MPa。而系(xi)統計算軟件中當(dāng)地大氣壓按标準(zhǔn)的0.0981MPa參數代入來計(jì)算流量,是絕對不(bú)行的,經估算,這樣(yàng)會使雙方的輸差(cha)增大約0.5%。
2.2.2差壓對輸(shu)差的影響
　　差壓計(jì)長時間工作後,其(qí)内部的霍爾元件(jian)會發生微小的形(xing)變,造成儀表的零(ling)點飄移(可正可負(fu))。
我們以量程爲60000Pa的(de)差壓計爲例來作(zuo)--估算:
差壓計的輸(shū)出爲4mA~20mA的标準電流(liú)信号,.如果差壓計(jì)的零點飄移爲千(qian)分位上的0.001,則所測(ce)得的差壓值發生(sheng)的變化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如果将(jiang)這一誤差代人到(dao)公式中計算流量(liang),對流量所造成的(de)誤差是巨大的,而(er)且會直接嚴重影(yǐng)響到雙方計量的(de)輸差。況且,零點飄(piāo)移實際上很可能(néng)比0.001大許多倍。
所以(yi)，爲了避免零點飄(piao)移對計量造成重(zhòng)大影響，必須定期(qī)對差壓計進行零(ling)點的校驗。
2.3溫度對(dui)輸差的影響
　　計量(liàng)過程中,溫度對流(liu)量計所計量的天(tian)然氣流量也有着(zhe)非常大的影響，如(rú)果雙方中的某-方(fāng)溫度變送器測量(liang)的溫度不準确，在(zai)其它情況相同的(de)條件下,溫度每相(xiang)差1C,計量的輸氣量(liàng)相差約0.5%。所以,定期(qi)對溫度測量裝置(zhi)的校驗也是非常(chang)有必要的，以減少(shǎo)輸差。
2.4不同的計算(suan)标準對輸差的影(yǐng)響
　　假如計量系統(tǒng)的計算軟件中采(cǎi)用了不同的計算(suàn)标準SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來計算天(tiān)然氣的相對密度(dù)Gr、流出系數C和壓縮(suo)系數Fz,對于輸差的(de)影響也是非常大(da)的,三者分别相差(cha)約0.15%、05%和0.75%。.
　　在此不得不(bu)提到的一點是,天(tian)然氣的相對密度(dù)Gr與天然氣的組分(fèn)密切相關,而管道(dào)中的天然氣組分(fèn)時刻都在變化,相(xiang)對密度Gr的值也随(sui)之不斷的變化。因(yin)此,應采用由組分(fèn)分析儀實時采集(jí)後經計算軟件算(suan)出的值參與計算(suàn)，而不是由人工周(zhou)期性輸人的值來(lai)進行計算。如果管(guǎn)道内的天然氣的(de)組分不穩定，那麽(me)對輸差的影響是(shi)非常大的。
2.5附加誤(wu)差造成的影響标(biao)準
　　節流裝置在使(shi)用現場,其實際測(ce)量誤差往往超過(guò)基本誤差,根本原(yuan)因就是現場使用(yong)條件比實驗室條(tiao)件複雜的多，流量(liàng)公式中的兩個變(bian)量C、e和三個實測值(zhi)d、P、AP,在現場使用條件(jian)下都可能産生附(fù)加誤差,因此，附加(jia)誤差是不可避免(mian)的,但是我們可以(yǐ)通過以下手段努(nǔ)力去降低附加誤(wu)差:
(1)嚴格按照标準(zhun)要求進行設計、計(jì)算、制造、安裝、使用(yòng)檢驗等工作;
(2)加強(qiáng)計量管理,加強對(dui)計量裝置、儀表、管(guan)路等檢查、維護、保(bǎo)養檢定;
(3)避免出現(xiàn)故障狀态或不符(fu)合标準規定的計(ji)量運行狀态。
2.6設計(jì)、制造和安裝對輸(shū)差的影響
(1)孔闆流(liu)量計的安裝及現(xiàn)場工藝管線的安(an)裝應完全符合國(guo)家标準SY/T6143-2004或SY/T6143-1996中的要(yào)求。
(2)計算軟件的計(jì)算公式中,測量管(guǎn)直徑D和孔闆直徑(jing)d應用檢驗證書上(shang)的實測直徑,而不(bú)應該用出廠時的(de)标稱直徑,尤其是(shi)孔闆直徑,一定要(yào)使用實測值,否則(ze),計算後所産生的(de)誤差是非常大的(de)。經估算,測量管直(zhí)徑相差1mm,最終計算(suàn)出的氣體流量相(xiàng)差約0.25%;而孔闆的直(zhi)徑相差1mm,則造成的(de)誤差将會更大。
(3)測(ce)量管直徑D和孔闆(pan)直徑d的确定應該(gai)遵循“β≥0.1≤0.75的範圍内"這(zhè)一原則，否則會造(zào)成孔闆前後差壓(ya)過大或者過小。
(4)孔(kong)闆下遊氣流的絕(jué)對靜壓和孔闆上(shàng)遊氣流的絕對靜(jìng)壓之比應大于0.75,即(ji)孔闆前後的差壓(yā)值不可過大,因爲(wèi)前面已經估算過(guo),差壓值的誤差對(dui)計量的影響非常(cháng)之大。
(5)各現場儀表(biao)應工作在量程範(fàn)圍的10%~90%内，更不能超(chao)量程工作,否則很(hen)難保證儀表的測(cè)量精度。
(6)供需雙方(fang)流量計計算的精(jing)度不同,主要體現(xian)在流量計算機處(chù)理器的性能和計(ji)算程序在數據處(chu)理過程中所保留(liu)的有效位數兩方(fāng)面。建議采用32位或(huo)更高性能的處理(lǐ)器并按照經驗值(zhi)表或SY/T6143-2004中的數值修(xiu)約方法來規範數(shù)據處理的精度。
(7)由(yóu)于各現場儀表的(de)靈敏度有限，控制(zhi)系統每次對現場(chang)數據的采集也存(cún)在一定的時間間(jiān)隔,所以,下遊用戶(hu)應盡可能的保證(zheng)平穩用氣,盡量避(bi)免用氣量在短.時(shi)間内出現大幅度(du)的波動。
3建議.
　　從上(shang)面的分析可知,天(tian)然氣計量過程中(zhong)出現誤差是在所(suo)難免的，而且有許(xǔ)多是不可避免的(de)誤差。所以供需雙(shuāng)方都應本着誠信(xin)友好的态度,面對(duì)問題協商解決,努(nǔ)力将誤差降至最(zui)低。對孔闆流量計(jì)計量過程中造成(chéng)誤差的現象采用(yòng)如下幾點建議:
3.1軟(ruǎn)件方面
(1)計算軟件(jian)中大氣壓參數的(de)設定應盡可能以(yǐ)當地大氣壓爲準(zhun),而不應取标準大(dà)氣壓0.0981MPa;
(2)計算軟件中(zhōng)計量的測量管管(guan)徑應以實測值爲(wei)依據,而不應用标(biāo)稱值;
(3)計算軟件中(zhong)天然氣的相對密(mì)度最好能采用實(shí)時采集并計算出(chū)的值，盡可能少采(cai)用周期性計算并(bing)由人工輸人的方(fang)式。
3.2孔闆孔徑和差(chà)壓計方面現舉
　　例(li)說明:假如某站計(ji)量測量管和孔闆(pan)的實測直徑D和d分(fèn)别爲198.45mm和147.455mm,這使得β=d/D=0.743,已(yǐ)經非常接近國家(jia)标準中“β≥0.10≤0.75"規定的上(shàng)限,很難保證在計(ji)量過程中不産生(sheng)附加誤差。所以建(jiàn)議,應将計量孔闆(pǎn)由實測孔徑爲147.466mm更(geng)換爲孔徑爲133.693mm的标(biāo)準孔闆(此時,β值減(jian)小到0.674)。這樣可保證(zhèng)計量的正确率減(jiǎn)少誤差。
　　另外,假如(rú)采用雙路供氣,供(gong)氣方和使用方根(gēn)據各自實際情況(kuàng),二路流量計孔闆(pǎn)的采用參數設定(dìng)應按規定标準盡(jin)可能保持一緻,并(bìng)采用同量程的差(chà)壓計,避免單路供(gòng)氣時孔闆上下遊(you)的差壓超限工作(zuò),出現計量誤差。
4結(jié)語
　　經過分析和努(nu)力,我們基本掌握(wò)了國家标準SY/T6143-2004中所(suo)規定的孔闆計量(liàng)天然氣流量的方(fāng)法。通過一定的計(ji)算,對供氣和用氣(qì)雙方存在的輸差(chà)問題作了一個粗(cu)略的判斷,知道了(le)輸差存在的原因(yin)，使我們在工作當(dāng)中盡量使誤差減(jian)少到最小。但是,天(tiān)然氣計量系統是(shi)--個相當複雜且存(cun)在許多不确定因(yīn)素的系統,誤差在(zài)所難免，希望供需(xū)雙方能本着誠信(xin)友好的合作态度(du),及時地發現問題(tí)并協商解決。

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