摘要(yao):結合國家石油(yóu)天然氣行業2004實(shi)行标準SY/T6143-2004對長榆(yu)天然氣管道供(gòng)氣單位與用戶(hù)雙方氣量交接(jie)中的孔闆流量(liang)計 計量誤差進(jin)行了一些分析(xi);其次,通過一定(dìng)量的計算,分析(xī)了孔闆流量計(ji)計量中各參數(shù)和變量對計量(liang)誤差的影響,并(bìng)對誤差大小做(zuò)了一個粗略的(de)估算;最後,結合(hé)所做的誤差分(fen)析,從個人角度(du)對孔闆計量裝(zhuāng)置的合理設置(zhi)談幾點粗淺的(de)認識,供同行業(yè)參考探讨。
　　目前(qian)，世界範圍内大(dà)多數天然氣經(jing)過脫硫、淨化處(chu)理後大都采用(yòng)長距離管道的(de)方式進行輸送(sòng),并采用标準孔(kǒng)闆流量計來計(ji)量。孔闆流量計(ji)在天然氣管道(dao)上的應用相對(duì)來說是比較成(cheng)熟可靠的。但是(shi),在我們實際工(gōng)作當中,供氣方(fang)和用氣方在氣(qì)量交接中往往(wǎng)存在一定的輸(shu)差,有時甚至輸(shū)差很大。所以,天(tiān)然氣輸送的正(zhèng)确計量不得不(bú)成爲我們深人(rén)細緻研究的問(wen)題，以減少供需(xu)雙方之間的經(jīng)濟損失和不必(bi)要的矛盾。
1問題(tí)的提出
　　現以某(mou)供氣單位和某(mou)用戶氣站爲例(li)，分析長期以來(lái)雙方在氣量交(jiāo)接中所存在的(de)計量誤差。供氣(qì)方采用二路供(gòng)氣,2台“DANIEL"孔闆流量(liàng)計所計量的輸(shū)氣量作爲主計(ji)量,用戶方的2台(tái)“DANIEL"超聲波流量計(jì)(精度優于或等(deng)于0.5級)所計量的(de)輸氣量爲監督(dū)。工作中我們發(fa)現,雙方計量的(de)輸氣量之間存(cun)在着較大的輸(shu)差,供氣方的孔(kǒng)闆流量計每日(ri)計量的輸氣量(liang)比用戶方每日(ri)計量的輸氣量(liang)多1.5x104m³~2.5x104m³,按每日平均(jun1)輸氣2.5x106m3~2.6x106m3計算,相對(duì)輸差≤1%。雖然存在(zai)--定輸差,但在國(guo)家标準所規定(dìng)的≤1%範圍之内,用(yòng)戶方沒有太大(da)的争議。但從今(jin).年4月開始，供氣(qì)方的計量與用(yòng)氣方的計量誤(wù)差突然增大,相(xiang)對輸差增加到(dào)5x104m³左右;日最大達(dá)到64461m³,相對輸差>2.4%,遠(yuan)遠超過了GB/T18603-2001《天然(rán)氣計量系統技(jì)術要求》中所規(gui)定的“計量貿易(yi)交接系統精度(du)定級符合A級(0.1)标(biao)準”，即貿易交接(jiē)誤差應≤1%。此現象(xiang)給用戶造成了(le)巨大的經濟損(sun)失。
根據這一-現(xian)象,爲了找出雙(shuāng)方計量誤差産(chan)生的原因,雙方(fang)查閱了大量關(guan)于天然氣計量(liàng)、自動化儀表控(kong)制、天然氣流量(liang)計算标準等方(fang)面的技術資料(liào),并對雙方流量(liàng)計及工藝流程(chéng)進行了一系列(liè)現場實地考察(chá)和驗算後發現(xiàn)，供氣方的孔闆(pan)流量計計量系(xi)統中部分參數(shù)設定不合理,流(liu)量計孔闆使用(yong)不标準規範;經(jīng)雙方商議後,對(dui)方将系統參數(shu)進行了修改,同(tóng)時更換了計量(liàng)孔闆，此後的--個(gè)多月中,雙方輸(shu)差最低降爲0.37%,而(er)且-直保持在1%以(yi)下。(雙方計量誤(wu)差的計算數據(ju)限于篇幅和商(shāng)業機密從略)。下(xià)面主要對計量(liang)誤差存在的原(yuan)因及避免和解(jie)決辦法,做粗淺(qiǎn)的分析僅供參(cān)考。
2輸差産生原(yuán)因的分析
　　在真(zhēn)實的天然氣計(ji)量過程中,許多(duō)參數(如:壓力、溫(wen)度流量等)都是(shì)不斷變化的，所(suo)以,天然氣計量(liang)系統通常采用(yòng)計算單位時間(jiān)(如:秒、分)級的瞬(shùn)時流量,然後累(lei)計得出日(周、月(yue)、年)的輸氣量,但(dàn)此過程非常複(fú)雜，計算量相當(dang)于天文數字，通(tong)常采用程序和(he)計算機來完成(chéng);對于我們人工(gōng)的計算,也隻能(neng)采取選用各參(cān)數的日平均值(zhí),經有限次的計(ji)算後得出輸氣(qì)量的大概值。下(xia)面是天然氣流(liú)量的計算公式(shì)和參數,各參數(shù)的計算精度;見(jian)表1。
 
2.1天然氣在标(biao)準參比條件下(xia)的體積流計算(suan)公式:
 
qm-----天然氣在(zài)标準參比條件(jian)下的體積流量(liàng);
Am-----體積流量計量(liàng)系數視采用計(jì)量單位而定。
秒(miao)體積流量(m³.8-1)計量(liang)系數Am=3.1795x10-6;小時體積(ji)流量(m³.h-1)計量系數(shu)Amh=0.011446;日體積流量(m³.d-1)計(jì)量系數Amd=0.27471;
C----流出系(xi)數;
E----漸近速度系(xì)數;
d----孔闆開孔直(zhi)徑,mm;
FG----相對密度系(xi)數;
Ɛ----可膨脹性系(xi)數;.
Fx----超壓縮系數(shù);
Fr---流動溫度系數(shù);
P1----孔闆上遊側取(qǔ)壓孔氣流絕對(dui)靜壓,MPa;
△p-----氣流流經(jīng)孔闆時産生的(de)差壓,Pa。
　　天然氣計(ji)量誤差的正确(que)計算是非常困(kun)難的，也是極其(qi)複雜的,基本上(shàng)沒有一個定量(liang)的概念,大多數(shu)隻能做定性分(fen)析。所以在此僅(jin)從以下幾方面(mian)對造成雙方輸(shū)差的原因做分(fen)析:
2.2壓力對輸差(chà)的影響
2.2.1當地大(da)氣壓對輸差的(de)影響
　　不同的地(dì)區由于海拔高(gāo)度不同,大氣壓(ya)力也不相同,-般(bān)标準的大氣壓(ya)爲0.0981MPa。假如所在地(dì)區大氣壓爲0.0890MPa。而(er)系統計算軟件(jiàn)中當地大氣壓(ya)按标準的0.0981MPa參數(shu)代入來計算流(liu)量,是絕對不行(háng)的,經估算,這樣(yang)會使雙方的輸(shū)差增大約0.5%。
2.2.2差壓(yā)對輸差的影響(xiǎng)
　　差壓計長時間(jian)工作後,其内部(bu)的霍爾元件會(hui)發生微小的形(xíng)變,造成儀表的(de)零點飄移(可正(zheng)可負)。
我們以量(liang)程爲60000Pa的差壓計(jì)爲例來作--估算(suàn):
差壓計的輸出(chū)爲4mA~20mA的标準電流(liú)信号,.如果差壓(ya)計的零點飄移(yi)爲千分位上的(de)0.001,則所測得的差(chà)壓值發生的變(bian)化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如果将這(zhè)一誤差代人到(dao)公式中計算流(liú)量,對流量所造(zao)成的誤差是巨(jù)大的,而且會直(zhi)接嚴重影響到(dao)雙方計量的輸(shū)差。況且,零點飄(piao)移實際上很可(kě)能比0.001大許多倍(bèi)。
所以，爲了避免(miǎn)零點飄移對計(jì)量造成重大影(ying)響，必須定期對(duì)差壓計進行零(líng)點的校驗。
2.3溫度(dù)對輸差的影響(xiang)
　　計量過程中,溫(wēn)度對流量計所(suǒ)計量的天然氣(qì)流量也有着非(fēi)常大的影響，如(rú)果雙方中的某(mǒu)-方溫度變送器(qì)測量的溫度不(bu)準确，在其它情(qíng)況相同的條件(jiàn)下,溫度每相差(chà)1C,計量的輸氣量(liàng)相差約0.5%。所以,定(ding)期對溫度測量(liàng)裝置的校驗也(yě)是非常有必要(yào)的，以減少輸差(chà)。
2.4不同的計算标(biāo)準對輸差的影(yǐng)響
　　假如計量系(xì)統的計算軟件(jiàn)中采用了不同(tong)的計算标準SY/T6143-2004與(yǔ)SY/T6143-1996來計算天然氣(qì)的相對密度Gr、流(liu)出系數C和壓縮(suō)系數Fz,對于輸差(cha)的影響也是非(fēi)常大的,三者分(fèn)别相差約0.15%、05%和0.75%。.
　　在(zài)此不得不提到(dao)的一點是,天然(ran)氣的相對密度(du)Gr與天然氣的組(zǔ)分密切相關,而(er)管道中的天然(ran)氣組分時刻都(dou)在變化,相對密(mì)度Gr的值也随之(zhi)不斷的變化。因(yin)此,應采用由組(zu)分分析儀實時(shi)采集後經計算(suan)軟件算出的值(zhi)參與計算，而不(bu)是由人工周期(qī)性輸人的值來(lái)進行計算。如果(guǒ)管道内的天然(rán)氣的組分不穩(wen)定，那麽對輸差(chà)的影響是非常(cháng)大的。
2.5附加誤差(chà)造成的影響标(biāo)準
　　節流裝置在(zài)使用現場,其實(shí)際測量誤差往(wǎng)往超過基本誤(wù)差,根本原因就(jiù)是現場使用條(tiao)件比實驗室條(tiao)件複雜的多，流(liú)量公式中的兩(liang)個變量C、e和三個(ge)實測值d、P、AP,在現場(chang)使用條件下都(dou)可能産生附加(jia)誤差,因此，附加(jiā)誤差是不可避(bì)免的,但是我們(men)可以通過以下(xià)手段努力去降(jiàng)低附加誤差:
(1)嚴(yan)格按照标準要(yào)求進行設計、計(ji)算、制造、安裝、使(shǐ)用檢驗等工作(zuò);
(2)加強計量管理(lǐ),加強對計量裝(zhuāng)置、儀表、管路等(deng)檢查、維護、保養(yǎng)檢定;
(3)避免出現(xian)故障狀态或不(bú)符合标準規定(ding)的計量運行狀(zhuàng)态。
2.6設計、制造和(he)安裝對輸差的(de)影響
(1)孔闆流量(liàng)計的安裝及現(xian)場工藝管線的(de)安裝應完全符(fu)合國家标準SY/T6143-2004或(huò)SY/T6143-1996中的要求。
(2)計算(suàn)軟件的計算公(gōng)式中,測量管直(zhí)徑D和孔闆直徑(jing)d應用檢驗證書(shu)上的實測直徑(jing),而不應該用出(chū)廠時的标稱直(zhi)徑,尤其是孔闆(pan)直徑,一定要使(shi)用實測值,否則(zé),計算後所産生(sheng)的誤差是非常(cháng)大的。經估算,測(ce)量管直徑相差(cha)1mm,最終計算出的(de)氣體流量相差(chà)約0.25%;而孔闆的直(zhi)徑相差1mm,則造成(chéng)的誤差将會更(gèng)大。
(3)測量管直徑(jing)D和孔闆直徑d的(de)确定應該遵循(xun)“β≥0.1≤0.75的範圍内"這一(yī)原則，否則會造(zao)成孔闆前後差(cha)壓過大或者過(guò)小。
(4)孔闆下遊氣(qi)流的絕對靜壓(ya)和孔闆上遊氣(qi)流的絕對靜壓(yā)之比應大于0.75,即(ji)孔闆前後的差(chà)壓值不可過大(dà),因爲前面已經(jīng)估算過,差壓值(zhí)的誤差對計量(liàng)的影響非常之(zhi)大。
(5)各現場儀表(biǎo)應工作在量程(chéng)範圍的10%~90%内，更不(bu)能超量程工作(zuò),否則很難保證(zheng)儀表的測量精(jīng)度。
(6)供需雙方流(liu)量計計算的精(jīng)度不同,主要體(ti)現在流量計算(suan)機處理器的性(xìng)能和計算程序(xù)在數據處理過(guo)程中所保留的(de)有效位數兩方(fāng)面。建議采用32位(wei)或更高性能的(de)處理器并按照(zhao)經驗值表或SY/T6143-2004中(zhong)的數值修約方(fāng)法來規範數據(ju)處理的精度。
(7)由(you)于各現場儀表(biǎo)的靈敏度有限(xiàn)，控制系統每次(cì)對現場數據的(de)采集也存在一(yī)定的時間間隔(gé),所以,下遊用戶(hù)應盡可能的保(bao)證平穩用氣,盡(jìn)量避免用氣量(liang)在短.時間内出(chu)現大幅度的波(bō)動。
3建議.
　　從上面(miàn)的分析可知,天(tiān)然氣計量過程(chéng)中出現誤差是(shi)在所難免的，而(er)且有許多是不(bú)可避免的誤差(cha)。所以供需雙方(fang)都應本着誠信(xìn)友好的态度,面(miàn)對問題協商解(jie)決,努力将誤差(chà)降至最低。對孔(kong)闆流量計計量(liang)過程中造成誤(wù)差的現象采用(yong)如下幾點建議(yì):
3.1軟件方面
(1)計算(suàn)軟件中大氣壓(yā)參數的設定應(ying)盡可能以當地(di)大氣壓爲準,而(er)不應取标準大(da)氣壓0.0981MPa;
(2)計算軟件(jian)中計量的測量(liàng)管管徑應以實(shí)測值爲依據,而(er)不應用标稱值(zhí);
(3)計算軟件中天(tian)然氣的相對密(mì)度最好能采用(yòng)實時采集并計(ji)算出的值，盡可(kě)能少采用周期(qi)性計算并由人(ren)工輸人的方式(shì)。
3.2孔闆孔徑和差(chà)壓計方面現舉(jǔ)
　　例說明:假如某(mou)站計量測量管(guǎn)和孔闆的實測(cè)直徑D和d分别爲(wei)198.45mm和147.455mm,這使得β=d/D=0.743,已經(jīng)非常接近國家(jia)标準中“β≥0.10≤0.75"規定的(de)上限,很難保證(zheng)在計量過程中(zhong)不産生附加誤(wu)差。所以建議,應(yīng)将計量孔闆由(you)實測孔徑爲147.466mm更(gèng)換爲孔徑爲133.693mm的(de)标準孔闆(此時(shi),β值減小到0.674)。這樣(yàng)可保證計量的(de)正确率減少誤(wu)差。
　　另外,假如采(cǎi)用雙路供氣,供(gong)氣方和使用方(fāng)根據各自實際(jì)情況,二路流量(liang)計孔闆的采用(yong)參數設定應按(àn)規定标準盡可(ke)能保持一緻,并(bing)采用同量程的(de)差壓計,避免單(dan)路供氣時孔闆(pan)上下遊的差壓(yā)超限工作,出現(xian)計量誤差。
4結語(yǔ)
　　經過分析和努(nu)力,我們基本掌(zhǎng)握了國家标準(zhun)SY/T6143-2004中所規定的孔(kǒng)闆計量天然氣(qì)流量的方法。通(tōng)過一定的計算(suan),對供氣和用氣(qi)雙方存在的輸(shū)差問題作了一(yi)個粗略的判斷(duan),知道了輸差存(cún)在的原因，使我(wo)們在工作當中(zhōng)盡量使誤差減(jian)少到最小。但是(shi),天然氣計量系(xì)統是--個相當複(fú)雜且存在許多(duō)不确定因素的(de)系統,誤差在所(suo)難免，希望供需(xū)雙方能本着誠(cheng)信友好的合作(zuò)态度,及時地發(fa)現問題并協商(shang)解決。

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