摘(zhai)要:結合(he)國家石(shi)油天然(ran)氣行業(ye)2004實行标(biao)準SY/T6143-2004對長(zhang)榆天然(ran)氣管道(dao)供氣單(dan)位與用(yong)戶雙方(fang)氣量交(jiao)接中的(de)孔闆流(liu)量計 計(ji)量誤差(cha)進行了(le)一些分(fen)析;其次(ci),通過一(yi)定量的(de)計算,分(fen)析了孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)中各參(can)數和變(bian)量對計(ji)量誤差(cha)的影響(xiang),并對誤(wu)差大小(xiao)做了一(yi)個粗略(lue)的估算(suan);最後,結(jie)合所做(zuo)的誤差(cha)分析,從(cong)個人角(jiao)度對孔(kong)闆計量(liang)裝置的(de)合理設(she)置談幾(ji)點粗淺(qian)的認識(shi),供同行(hang)業參考(kao)探讨。
　　目(mu)前，世界(jie)範圍内(nei)大多數(shu)天然氣(qi)經過脫(tuo)硫、淨化(hua)處理後(hou)大都采(cai)用長距(ju)離管道(dao)的方式(shi)進行輸(shu)送,并采(cai)用标準(zhun)孔闆流(liu)量計來(lai)計量。孔(kong)闆流量(liang)計在天(tian)然氣管(guan)道上的(de)應用相(xiang)對來說(shuo)是比較(jiao)成熟可(ke)靠的。但(dan)是,在我(wo)們實際(ji)工作當(dang)中,供氣(qi)方和用(yong)氣方在(zai)氣量交(jiao)接中往(wang)往存在(zai)一定的(de)輸差,有(you)時甚至(zhi)輸差很(hen)大。所以(yi),天然氣(qi)輸送的(de)正确計(ji)量不得(de)不成爲(wei)我們深(shen)人細緻(zhi)研究的(de)問題，以(yi)減少供(gong)需雙方(fang)之間的(de)經濟損(sun)失和不(bu)必要的(de)矛盾。
1問(wen)題的提(ti)出
　　現以(yi)某供氣(qi)單位和(he)某用戶(hu)氣站爲(wei)例，分析(xi)長期以(yi)來雙方(fang)在氣量(liang)交接中(zhong)所存在(zai)的計量(liang)誤差。供(gong)氣方采(cai)用二路(lu)供氣,2台(tai)“DANIEL"孔闆流(liu)量計所(suo)計量的(de)輸氣量(liang)作爲主(zhu)計量,用(yong)戶方的(de)2台“DANIEL"超聲(sheng)波流量(liang)計(精度(du)優于或(huo)等于0.5級(ji))所計量(liang)的輸氣(qi)量爲監(jian)督。工作(zuo)中我們(men)發現,雙(shuang)方計量(liang)的輸氣(qi)量之間(jian)存在着(zhe)較大的(de)輸差,供(gong)氣方的(de)孔闆流(liu)量計每(mei)日計量(liang)的輸氣(qi)量比用(yong)戶方每(mei)日計量(liang)的輸氣(qi)量多1.5x104m³~2.5x104m³,按(an)每日平(ping)均輸氣(qi)2.5x106m3~2.6x106m3計算,相(xiang)對輸差(cha)≤1%。雖然存(cun)在--定輸(shu)差,但在(zai)國家标(biao)準所規(gui)定的≤1%範(fan)圍之内(nei),用戶方(fang)沒有太(tai)大的争(zheng)議。但從(cong)今.年4月(yue)開始，供(gong)氣方的(de)計量與(yu)用氣方(fang)的計量(liang)誤差突(tu)然增大(da),相對輸(shu)差增加(jia)到5x104m³左右(you);日最大(da)達到64461m³,相(xiang)對輸差(cha)>2.4%,遠遠超(chao)過了GB/T18603-2001《天(tian)然氣計(ji)量系統(tong)技術要(yao)求》中所(suo)規定的(de)“計量貿(mao)易交接(jie)系統精(jing)度定級(ji)符合A級(ji)(0.1)标準”，即(ji)貿易交(jiao)接誤差(cha)應≤1%。此現(xian)象給用(yong)戶造成(cheng)了巨大(da)的經濟(ji)損失。
根(gen)據這一(yi)-現象,爲(wei)了找出(chu)雙方計(ji)量誤差(cha)産生的(de)原因,雙(shuang)方查閱(yue)了大量(liang)關于天(tian)然氣計(ji)量、自動(dong)化儀表(biao)控制、天(tian)然氣流(liu)量計算(suan)标準等(deng)方面的(de)技術資(zi)料,并對(dui)雙方流(liu)量計及(ji)工藝流(liu)程進行(hang)了一系(xi)列現場(chang)實地考(kao)察和驗(yan)算後發(fa)現，供氣(qi)方的孔(kong)闆流量(liang)計計量(liang)系統中(zhong)部分參(can)數設定(ding)不合理(li),流量計(ji)孔闆使(shi)用不标(biao)準規範(fan);經雙方(fang)商議後(hou),對方将(jiang)系統參(can)數進行(hang)了修改(gai),同時更(geng)換了計(ji)量孔闆(pan)，此後的(de)--個多月(yue)中,雙方(fang)輸差最(zui)低降爲(wei)0.37%,而且-直(zhi)保持在(zai)1%以下。(雙(shuang)方計量(liang)誤差的(de)計算數(shu)據限于(yu)篇幅和(he)商業機(ji)密從略(lue))。下面主(zhu)要對計(ji)量誤差(cha)存在的(de)原因及(ji)避免和(he)解決辦(ban)法,做粗(cu)淺的分(fen)析僅供(gong)參考。
2輸(shu)差産生(sheng)原因的(de)分析
　　在(zai)真實的(de)天然氣(qi)計量過(guo)程中,許(xu)多參數(shu)(如:壓力(li)、溫度流(liu)量等)都(dou)是不斷(duan)變化的(de)，所以,天(tian)然氣計(ji)量系統(tong)通常采(cai)用計算(suan)單位時(shi)間(如:秒(miao)、分)級的(de)瞬時流(liu)量,然後(hou)累計得(de)出日(周(zhou)、月、年)的(de)輸氣量(liang),但此過(guo)程非常(chang)複雜，計(ji)算量相(xiang)當于天(tian)文數字(zi)，通常采(cai)用程序(xu)和計算(suan)機來完(wan)成;對于(yu)我們人(ren)工的計(ji)算,也隻(zhi)能采取(qu)選用各(ge)參數的(de)日平均(jun)值,經有(you)限次的(de)計算後(hou)得出輸(shu)氣量的(de)大概值(zhi)。下面是(shi)天然氣(qi)流量的(de)計算公(gong)式和參(can)數,各參(can)數的計(ji)算精度(du);見表1。
 
2.1天(tian)然氣在(zai)标準參(can)比條件(jian)下的體(ti)積流計(ji)算公式(shi):
 
qm-----天然氣(qi)在标準(zhun)參比條(tiao)件下的(de)體積流(liu)量;
Am-----體積(ji)流量計(ji)量系數(shu)視采用(yong)計量單(dan)位而定(ding)。
秒體積(ji)流量(m³.8-1)計(ji)量系數(shu)Am=3.1795x10-6;小時體(ti)積流量(liang)(m³.h-1)計量系(xi)數Amh=0.011446;日體(ti)積流量(liang)(m³.d-1)計量系(xi)數Amd=0.27471;
C----流出(chu)系數;
E----漸(jian)近速度(du)系數;
d----孔(kong)闆開孔(kong)直徑,mm;
FG----相(xiang)對密度(du)系數;
Ɛ----可(ke)膨脹性(xing)系數;.
Fx----超(chao)壓縮系(xi)數;
Fr---流動(dong)溫度系(xi)數;
P1----孔闆(pan)上遊側(ce)取壓孔(kong)氣流絕(jue)對靜壓(ya),MPa;
△p-----氣流流(liu)經孔闆(pan)時産生(sheng)的差壓(ya),Pa。
　　天然氣(qi)計量誤(wu)差的正(zheng)确計算(suan)是非常(chang)困難的(de)，也是極(ji)其複雜(za)的,基本(ben)上沒有(you)一個定(ding)量的概(gai)念,大多(duo)數隻能(neng)做定性(xing)分析。所(suo)以在此(ci)僅從以(yi)下幾方(fang)面對造(zao)成雙方(fang)輸差的(de)原因做(zuo)分析:
2.2壓(ya)力對輸(shu)差的影(ying)響
2.2.1當地(di)大氣壓(ya)對輸差(cha)的影響(xiang)
　　不同的(de)地區由(you)于海拔(ba)高度不(bu)同,大氣(qi)壓力也(ye)不相同(tong),-般标準(zhun)的大氣(qi)壓爲0.0981MPa。假(jia)如所在(zai)地區大(da)氣壓爲(wei)0.0890MPa。而系統(tong)計算軟(ruan)件中當(dang)地大氣(qi)壓按标(biao)準的0.0981MPa參(can)數代入(ru)來計算(suan)流量,是(shi)絕對不(bu)行的,經(jing)估算,這(zhe)樣會使(shi)雙方的(de)輸差增(zeng)大約0.5%。
2.2.2差(cha)壓對輸(shu)差的影(ying)響
　　差壓(ya)計長時(shi)間工作(zuo)後,其内(nei)部的霍(huo)爾元件(jian)會發生(sheng)微小的(de)形變,造(zao)成儀表(biao)的零點(dian)飄移(可(ke)正可負(fu))。
我們以(yi)量程爲(wei)60000Pa的差壓(ya)計爲例(li)來作--估(gu)算:
差壓(ya)計的輸(shu)出爲4mA~20mA的(de)标準電(dian)流信号(hao),.如果差(cha)壓計的(de)零點飄(piao)移爲千(qian)分位上(shang)的0.001,則所(suo)測得的(de)差壓值(zhi)發生的(de)變化爲(wei):
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如果将(jiang)這一誤(wu)差代人(ren)到公式(shi)中計算(suan)流量,對(dui)流量所(suo)造成的(de)誤差是(shi)巨大的(de),而且會(hui)直接嚴(yan)重影響(xiang)到雙方(fang)計量的(de)輸差。況(kuang)且,零點(dian)飄移實(shi)際上很(hen)可能比(bi)0.001大許多(duo)倍。
所以(yi)，爲了避(bi)免零點(dian)飄移對(dui)計量造(zao)成重大(da)影響，必(bi)須定期(qi)對差壓(ya)計進行(hang)零點的(de)校驗。
2.3溫(wen)度對輸(shu)差的影(ying)響
　　計量(liang)過程中(zhong),溫度對(dui)流量計(ji)所計量(liang)的天然(ran)氣流量(liang)也有着(zhe)非常大(da)的影響(xiang)，如果雙(shuang)方中的(de)某-方溫(wen)度變送(song)器測量(liang)的溫度(du)不準确(que)，在其它(ta)情況相(xiang)同的條(tiao)件下,溫(wen)度每相(xiang)差1C,計量(liang)的輸氣(qi)量相差(cha)約0.5%。所以(yi),定期對(dui)溫度測(ce)量裝置(zhi)的校驗(yan)也是非(fei)常有必(bi)要的，以(yi)減少輸(shu)差。
2.4不同(tong)的計算(suan)标準對(dui)輸差的(de)影響
　　假(jia)如計量(liang)系統的(de)計算軟(ruan)件中采(cai)用了不(bu)同的計(ji)算标準(zhun)SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來計(ji)算天然(ran)氣的相(xiang)對密度(du)Gr、流出系(xi)數C和壓(ya)縮系數(shu)Fz,對于輸(shu)差的影(ying)響也是(shi)非常大(da)的,三者(zhe)分别相(xiang)差約0.15%、05%和(he)0.75%。.
　　在此不(bu)得不提(ti)到的一(yi)點是,天(tian)然氣的(de)相對密(mi)度Gr與天(tian)然氣的(de)組分密(mi)切相關(guan),而管道(dao)中的天(tian)然氣組(zu)分時刻(ke)都在變(bian)化,相對(dui)密度Gr的(de)值也随(sui)之不斷(duan)的變化(hua)。因此,應(ying)采用由(you)組分分(fen)析儀實(shi)時采集(ji)後經計(ji)算軟件(jian)算出的(de)值參與(yu)計算，而(er)不是由(you)人工周(zhou)期性輸(shu)人的值(zhi)來進行(hang)計算。如(ru)果管道(dao)内的天(tian)然氣的(de)組分不(bu)穩定，那(na)麽對輸(shu)差的影(ying)響是非(fei)常大的(de)。
2.5附加誤(wu)差造成(cheng)的影響(xiang)标準
　　節(jie)流裝置(zhi)在使用(yong)現場,其(qi)實際測(ce)量誤差(cha)往往超(chao)過基本(ben)誤差,根(gen)本原因(yin)就是現(xian)場使用(yong)條件比(bi)實驗室(shi)條件複(fu)雜的多(duo)，流量公(gong)式中的(de)兩個變(bian)量C、e和三(san)個實測(ce)值d、P、AP,在現(xian)場使用(yong)條件下(xia)都可能(neng)産生附(fu)加誤差(cha),因此，附(fu)加誤差(cha)是不可(ke)避免的(de),但是我(wo)們可以(yi)通過以(yi)下手段(duan)努力去(qu)降低附(fu)加誤差(cha):
(1)嚴格按(an)照标準(zhun)要求進(jin)行設計(ji)、計算、制(zhi)造、安裝(zhuang)、使用檢(jian)驗等工(gong)作;
(2)加強(qiang)計量管(guan)理,加強(qiang)對計量(liang)裝置、儀(yi)表、管路(lu)等檢查(cha)、維護、保(bao)養檢定(ding);
(3)避免出(chu)現故障(zhang)狀态或(huo)不符合(he)标準規(gui)定的計(ji)量運行(hang)狀态。
2.6設(she)計、制造(zao)和安裝(zhuang)對輸差(cha)的影響(xiang)
(1)孔闆流(liu)量計的(de)安裝及(ji)現場工(gong)藝管線(xian)的安裝(zhuang)應完全(quan)符合國(guo)家标準(zhun)SY/T6143-2004或SY/T6143-1996中的(de)要求。
(2)計(ji)算軟件(jian)的計算(suan)公式中(zhong),測量管(guan)直徑D和(he)孔闆直(zhi)徑d應用(yong)檢驗證(zheng)書上的(de)實測直(zhi)徑,而不(bu)應該用(yong)出廠時(shi)的标稱(cheng)直徑,尤(you)其是孔(kong)闆直徑(jing),一定要(yao)使用實(shi)測值,否(fou)則,計算(suan)後所産(chan)生的誤(wu)差是非(fei)常大的(de)。經估算(suan),測量管(guan)直徑相(xiang)差1mm,最終(zhong)計算出(chu)的氣體(ti)流量相(xiang)差約0.25%;而(er)孔闆的(de)直徑相(xiang)差1mm,則造(zao)成的誤(wu)差将會(hui)更大。
(3)測(ce)量管直(zhi)徑D和孔(kong)闆直徑(jing)d的确定(ding)應該遵(zun)循“β≥0.1≤0.75的範(fan)圍内"這(zhe)一原則(ze)，否則會(hui)造成孔(kong)闆前後(hou)差壓過(guo)大或者(zhe)過小。
(4)孔(kong)闆下遊(you)氣流的(de)絕對靜(jing)壓和孔(kong)闆上遊(you)氣流的(de)絕對靜(jing)壓之比(bi)應大于(yu)0.75,即孔闆(pan)前後的(de)差壓值(zhi)不可過(guo)大,因爲(wei)前面已(yi)經估算(suan)過,差壓(ya)值的誤(wu)差對計(ji)量的影(ying)響非常(chang)之大。
(5)各(ge)現場儀(yi)表應工(gong)作在量(liang)程範圍(wei)的10%~90%内，更(geng)不能超(chao)量程工(gong)作,否則(ze)很難保(bao)證儀表(biao)的測量(liang)精度。
(6)供(gong)需雙方(fang)流量計(ji)計算的(de)精度不(bu)同,主要(yao)體現在(zai)流量計(ji)算機處(chu)理器的(de)性能和(he)計算程(cheng)序在數(shu)據處理(li)過程中(zhong)所保留(liu)的有效(xiao)位數兩(liang)方面。建(jian)議采用(yong)32位或更(geng)高性能(neng)的處理(li)器并按(an)照經驗(yan)值表或(huo)SY/T6143-2004中的數(shu)值修約(yue)方法來(lai)規範數(shu)據處理(li)的精度(du)。
(7)由于各(ge)現場儀(yi)表的靈(ling)敏度有(you)限，控制(zhi)系統每(mei)次對現(xian)場數據(ju)的采集(ji)也存在(zai)一定的(de)時間間(jian)隔,所以(yi),下遊用(yong)戶應盡(jin)可能的(de)保證平(ping)穩用氣(qi),盡量避(bi)免用氣(qi)量在短(duan).時間内(nei)出現大(da)幅度的(de)波動。
3建(jian)議.
　　從上(shang)面的分(fen)析可知(zhi),天然氣(qi)計量過(guo)程中出(chu)現誤差(cha)是在所(suo)難免的(de)，而且有(you)許多是(shi)不可避(bi)免的誤(wu)差。所以(yi)供需雙(shuang)方都應(ying)本着誠(cheng)信友好(hao)的态度(du),面對問(wen)題協商(shang)解決,努(nu)力将誤(wu)差降至(zhi)最低。對(dui)孔闆流(liu)量計計(ji)量過程(cheng)中造成(cheng)誤差的(de)現象采(cai)用如下(xia)幾點建(jian)議:
3.1軟件(jian)方面
(1)計(ji)算軟件(jian)中大氣(qi)壓參數(shu)的設定(ding)應盡可(ke)能以當(dang)地大氣(qi)壓爲準(zhun),而不應(ying)取标準(zhun)大氣壓(ya)0.0981MPa;
(2)計算軟(ruan)件中計(ji)量的測(ce)量管管(guan)徑應以(yi)實測值(zhi)爲依據(ju),而不應(ying)用标稱(cheng)值;
(3)計算(suan)軟件中(zhong)天然氣(qi)的相對(dui)密度最(zui)好能采(cai)用實時(shi)采集并(bing)計算出(chu)的值，盡(jin)可能少(shao)采用周(zhou)期性計(ji)算并由(you)人工輸(shu)人的方(fang)式。
3.2孔闆(pan)孔徑和(he)差壓計(ji)方面現(xian)舉
　　例說(shuo)明:假如(ru)某站計(ji)量測量(liang)管和孔(kong)闆的實(shi)測直徑(jing)D和d分别(bie)爲198.45mm和147.455mm,這(zhe)使得β=d/D=0.743,已(yi)經非常(chang)接近國(guo)家标準(zhun)中“β≥0.10≤0.75"規定(ding)的上限(xian),很難保(bao)證在計(ji)量過程(cheng)中不産(chan)生附加(jia)誤差。所(suo)以建議(yi),應将計(ji)量孔闆(pan)由實測(ce)孔徑爲(wei)147.466mm更換爲(wei)孔徑爲(wei)133.693mm的标準(zhun)孔闆(此(ci)時,β值減(jian)小到0.674)。這(zhe)樣可保(bao)證計量(liang)的正确(que)率減少(shao)誤差。
　　另(ling)外,假如(ru)采用雙(shuang)路供氣(qi),供氣方(fang)和使用(yong)方根據(ju)各自實(shi)際情況(kuang),二路流(liu)量計孔(kong)闆的采(cai)用參數(shu)設定應(ying)按規定(ding)标準盡(jin)可能保(bao)持一緻(zhi),并采用(yong)同量程(cheng)的差壓(ya)計,避免(mian)單路供(gong)氣時孔(kong)闆上下(xia)遊的差(cha)壓超限(xian)工作,出(chu)現計量(liang)誤差。
4結(jie)語
　　經過(guo)分析和(he)努力,我(wo)們基本(ben)掌握了(le)國家标(biao)準SY/T6143-2004中所(suo)規定的(de)孔闆計(ji)量天然(ran)氣流量(liang)的方法(fa)。通過一(yi)定的計(ji)算,對供(gong)氣和用(yong)氣雙方(fang)存在的(de)輸差問(wen)題作了(le)一個粗(cu)略的判(pan)斷,知道(dao)了輸差(cha)存在的(de)原因，使(shi)我們在(zai)工作當(dang)中盡量(liang)使誤差(cha)減少到(dao)最小。但(dan)是,天然(ran)氣計量(liang)系統是(shi)--個相當(dang)複雜且(qie)存在許(xu)多不确(que)定因素(su)的系統(tong),誤差在(zai)所難免(mian)，希望供(gong)需雙方(fang)能本着(zhe)誠信友(you)好的合(he)作态度(du),及時地(di)發現問(wen)題并協(xie)商解決(jue)。

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