摘(zhai)要:結合國(guo)家石油天(tian)然氣行業(ye)2004實行标準(zhun)SY/T6143-2004對長榆天(tian)然氣管道(dao)供氣單位(wei)與用戶雙(shuang)方氣量交(jiao)接中的孔(kong)闆流量計(ji) 計量誤差(cha)進行了一(yi)些分析;其(qi)次,通過一(yi)定量的計(ji)算,分析了(le)孔闆流量(liang)計計量中(zhong)各參數和(he)變量對計(ji)量誤差的(de)影響,并對(dui)誤差大小(xiao)做了一個(ge)粗略的估(gu)算;最後,結(jie)合所做的(de)誤差分析(xi),從個人角(jiao)度對孔闆(pan)計量裝置(zhi)的合理設(she)置談幾點(dian)粗淺的認(ren)識,供同行(hang)業參考探(tan)讨。
　　目前，世(shi)界範圍内(nei)大多數天(tian)然氣經過(guo)脫硫、淨化(hua)處理後大(da)都采用長(zhang)距離管道(dao)的方式進(jin)行輸送,并(bing)采用标準(zhun)孔闆流量(liang)計來計量(liang)。孔闆流量(liang)計在天然(ran)氣管道上(shang)的應用相(xiang)對來說是(shi)比較成熟(shu)可靠的。但(dan)是,在我們(men)實際工作(zuo)當中,供氣(qi)方和用氣(qi)方在氣量(liang)交接中往(wang)往存在一(yi)定的輸差(cha),有時甚至(zhi)輸差很大(da)。所以,天然(ran)氣輸送的(de)正确計量(liang)不得不成(cheng)爲我們深(shen)人細緻研(yan)究的問題(ti)，以減少供(gong)需雙方之(zhi)間的經濟(ji)損失和不(bu)必要的矛(mao)盾。
1問題的(de)提出
　　現以(yi)某供氣單(dan)位和某用(yong)戶氣站爲(wei)例，分析長(zhang)期以來雙(shuang)方在氣量(liang)交接中所(suo)存在的計(ji)量誤差。供(gong)氣方采用(yong)二路供氣(qi),2台“DANIEL"孔闆流(liu)量計所計(ji)量的輸氣(qi)量作爲主(zhu)計量,用戶(hu)方的2台“DANIEL"超(chao)聲波流量(liang)計(精度優(you)于或等于(yu)0.5級)所計量(liang)的輸氣量(liang)爲監督。工(gong)作中我們(men)發現,雙方(fang)計量的輸(shu)氣量之間(jian)存在着較(jiao)大的輸差(cha),供氣方的(de)孔闆流量(liang)計每日計(ji)量的輸氣(qi)量比用戶(hu)方每日計(ji)量的輸氣(qi)量多1.5x104m³~2.5x104m³,按每(mei)日平均輸(shu)氣2.5x106m3~2.6x106m3計算,相(xiang)對輸差≤1%。雖(sui)然存在--定(ding)輸差,但在(zai)國家标準(zhun)所規定的(de)≤1%範圍之内(nei),用戶方沒(mei)有太大的(de)争議。但從(cong)今.年4月開(kai)始，供氣方(fang)的計量與(yu)用氣方的(de)計量誤差(cha)突然增大(da),相對輸差(cha)增加到5x104m³左(zuo)右;日最大(da)達到64461m³,相對(dui)輸差>2.4%,遠遠(yuan)超過了GB/T18603-2001《天(tian)然氣計量(liang)系統技術(shu)要求》中所(suo)規定的“計(ji)量貿易交(jiao)接系統精(jing)度定級符(fu)合A級(0.1)标準(zhun)”，即貿易交(jiao)接誤差應(ying)≤1%。此現象給(gei)用戶造成(cheng)了巨大的(de)經濟損失(shi)。
根據這一(yi)-現象,爲了(le)找出雙方(fang)計量誤差(cha)産生的原(yuan)因,雙方查(cha)閱了大量(liang)關于天然(ran)氣計量、自(zi)動化儀表(biao)控制、天然(ran)氣流量計(ji)算标準等(deng)方面的技(ji)術資料,并(bing)對雙方流(liu)量計及工(gong)藝流程進(jin)行了一系(xi)列現場實(shi)地考察和(he)驗算後發(fa)現，供氣方(fang)的孔闆流(liu)量計計量(liang)系統中部(bu)分參數設(she)定不合理(li),流量計孔(kong)闆使用不(bu)标準規範(fan);經雙方商(shang)議後,對方(fang)将系統參(can)數進行了(le)修改,同時(shi)更換了計(ji)量孔闆，此(ci)後的--個多(duo)月中,雙方(fang)輸差最低(di)降爲0.37%,而且(qie)-直保持在(zai)1%以下。(雙方(fang)計量誤差(cha)的計算數(shu)據限于篇(pian)幅和商業(ye)機密從略(lue))。下面主要(yao)對計量誤(wu)差存在的(de)原因及避(bi)免和解決(jue)辦法,做粗(cu)淺的分析(xi)僅供參考(kao)。
2輸差産生(sheng)原因的分(fen)析
　　在真實(shi)的天然氣(qi)計量過程(cheng)中,許多參(can)數(如:壓力(li)、溫度流量(liang)等)都是不(bu)斷變化的(de)，所以,天然(ran)氣計量系(xi)統通常采(cai)用計算單(dan)位時間(如(ru):秒、分)級的(de)瞬時流量(liang),然後累計(ji)得出日(周(zhou)、月、年)的輸(shu)氣量,但此(ci)過程非常(chang)複雜，計算(suan)量相當于(yu)天文數字(zi)，通常采用(yong)程序和計(ji)算機來完(wan)成;對于我(wo)們人工的(de)計算,也隻(zhi)能采取選(xuan)用各參數(shu)的日平均(jun)值,經有限(xian)次的計算(suan)後得出輸(shu)氣量的大(da)概值。下面(mian)是天然氣(qi)流量的計(ji)算公式和(he)參數,各參(can)數的計算(suan)精度;見表(biao)1。
 
2.1天然氣在(zai)标準參比(bi)條件下的(de)體積流計(ji)算公式:
 
qm-----天(tian)然氣在标(biao)準參比條(tiao)件下的體(ti)積流量;
Am-----體(ti)積流量計(ji)量系數視(shi)采用計量(liang)單位而定(ding)。
秒體積流(liu)量(m³.8-1)計量系(xi)數Am=3.1795x10-6;小時體(ti)積流量(m³.h-1)計(ji)量系數Amh=0.011446;日(ri)體積流量(liang)(m³.d-1)計量系數(shu)Amd=0.27471;
C----流出系數(shu);
E----漸近速度(du)系數;
d----孔闆(pan)開孔直徑(jing),mm;
FG----相對密度(du)系數;
Ɛ----可膨(peng)脹性系數(shu);.
Fx----超壓縮系(xi)數;
Fr---流動溫(wen)度系數;
P1----孔(kong)闆上遊側(ce)取壓孔氣(qi)流絕對靜(jing)壓,MPa;
△p-----氣流流(liu)經孔闆時(shi)産生的差(cha)壓,Pa。
　　天然氣(qi)計量誤差(cha)的正确計(ji)算是非常(chang)困難的，也(ye)是極其複(fu)雜的,基本(ben)上沒有一(yi)個定量的(de)概念,大多(duo)數隻能做(zuo)定性分析(xi)。所以在此(ci)僅從以下(xia)幾方面對(dui)造成雙方(fang)輸差的原(yuan)因做分析(xi):
2.2壓力對輸(shu)差的影響(xiang)
2.2.1當地大氣(qi)壓對輸差(cha)的影響
　　不(bu)同的地區(qu)由于海拔(ba)高度不同(tong),大氣壓力(li)也不相同(tong),-般标準的(de)大氣壓爲(wei)0.0981MPa。假如所在(zai)地區大氣(qi)壓爲0.0890MPa。而系(xi)統計算軟(ruan)件中當地(di)大氣壓按(an)标準的0.0981MPa參(can)數代入來(lai)計算流量(liang),是絕對不(bu)行的,經估(gu)算,這樣會(hui)使雙方的(de)輸差增大(da)約0.5%。
2.2.2差壓對(dui)輸差的影(ying)響
　　差壓計(ji)長時間工(gong)作後,其内(nei)部的霍爾(er)元件會發(fa)生微小的(de)形變,造成(cheng)儀表的零(ling)點飄移(可(ke)正可負)。
我(wo)們以量程(cheng)爲60000Pa的差壓(ya)計爲例來(lai)作--估算:
差(cha)壓計的輸(shu)出爲4mA~20mA的标(biao)準電流信(xin)号,.如果差(cha)壓計的零(ling)點飄移爲(wei)千分位上(shang)的0.001,則所測(ce)得的差壓(ya)值發生的(de)變化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如(ru)果将這一(yi)誤差代人(ren)到公式中(zhong)計算流量(liang),對流量所(suo)造成的誤(wu)差是巨大(da)的,而且會(hui)直接嚴重(zhong)影響到雙(shuang)方計量的(de)輸差。況且(qie),零點飄移(yi)實際上很(hen)可能比0.001大(da)許多倍。
所(suo)以，爲了避(bi)免零點飄(piao)移對計量(liang)造成重大(da)影響，必須(xu)定期對差(cha)壓計進行(hang)零點的校(xiao)驗。
2.3溫度對(dui)輸差的影(ying)響
　　計量過(guo)程中,溫度(du)對流量計(ji)所計量的(de)天然氣流(liu)量也有着(zhe)非常大的(de)影響，如果(guo)雙方中的(de)某-方溫度(du)變送器測(ce)量的溫度(du)不準确，在(zai)其它情況(kuang)相同的條(tiao)件下,溫度(du)每相差1C,計(ji)量的輸氣(qi)量相差約(yue)0.5%。所以,定期(qi)對溫度測(ce)量裝置的(de)校驗也是(shi)非常有必(bi)要的，以減(jian)少輸差。
2.4不(bu)同的計算(suan)标準對輸(shu)差的影響(xiang)
　　假如計量(liang)系統的計(ji)算軟件中(zhong)采用了不(bu)同的計算(suan)标準SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來(lai)計算天然(ran)氣的相對(dui)密度Gr、流出(chu)系數C和壓(ya)縮系數Fz,對(dui)于輸差的(de)影響也是(shi)非常大的(de),三者分别(bie)相差約0.15%、05%和(he)0.75%。.
　　在此不得(de)不提到的(de)一點是,天(tian)然氣的相(xiang)對密度Gr與(yu)天然氣的(de)組分密切(qie)相關,而管(guan)道中的天(tian)然氣組分(fen)時刻都在(zai)變化,相對(dui)密度Gr的值(zhi)也随之不(bu)斷的變化(hua)。因此,應采(cai)用由組分(fen)分析儀實(shi)時采集後(hou)經計算軟(ruan)件算出的(de)值參與計(ji)算，而不是(shi)由人工周(zhou)期性輸人(ren)的值來進(jin)行計算。如(ru)果管道内(nei)的天然氣(qi)的組分不(bu)穩定，那麽(me)對輸差的(de)影響是非(fei)常大的。
2.5附(fu)加誤差造(zao)成的影響(xiang)标準
　　節流(liu)裝置在使(shi)用現場,其(qi)實際測量(liang)誤差往往(wang)超過基本(ben)誤差,根本(ben)原因就是(shi)現場使用(yong)條件比實(shi)驗室條件(jian)複雜的多(duo)，流量公式(shi)中的兩個(ge)變量C、e和三(san)個實測值(zhi)d、P、AP,在現場使(shi)用條件下(xia)都可能産(chan)生附加誤(wu)差,因此，附(fu)加誤差是(shi)不可避免(mian)的,但是我(wo)們可以通(tong)過以下手(shou)段努力去(qu)降低附加(jia)誤差:
(1)嚴格(ge)按照标準(zhun)要求進行(hang)設計、計算(suan)、制造、安裝(zhuang)、使用檢驗(yan)等工作;
(2)加(jia)強計量管(guan)理,加強對(dui)計量裝置(zhi)、儀表、管路(lu)等檢查、維(wei)護、保養檢(jian)定;
(3)避免出(chu)現故障狀(zhuang)态或不符(fu)合标準規(gui)定的計量(liang)運行狀态(tai)。
2.6設計、制造(zao)和安裝對(dui)輸差的影(ying)響
(1)孔闆流(liu)量計的安(an)裝及現場(chang)工藝管線(xian)的安裝應(ying)完全符合(he)國家标準(zhun)SY/T6143-2004或SY/T6143-1996中的要(yao)求。
(2)計算軟(ruan)件的計算(suan)公式中,測(ce)量管直徑(jing)D和孔闆直(zhi)徑d應用檢(jian)驗證書上(shang)的實測直(zhi)徑,而不應(ying)該用出廠(chang)時的标稱(cheng)直徑,尤其(qi)是孔闆直(zhi)徑,一定要(yao)使用實測(ce)值,否則,計(ji)算後所産(chan)生的誤差(cha)是非常大(da)的。經估算(suan),測量管直(zhi)徑相差1mm,最(zui)終計算出(chu)的氣體流(liu)量相差約(yue)0.25%;而孔闆的(de)直徑相差(cha)1mm,則造成的(de)誤差将會(hui)更大。
(3)測量(liang)管直徑D和(he)孔闆直徑(jing)d的确定應(ying)該遵循“β≥0.1≤0.75的(de)範圍内"這(zhe)一原則，否(fou)則會造成(cheng)孔闆前後(hou)差壓過大(da)或者過小(xiao)。
(4)孔闆下遊(you)氣流的絕(jue)對靜壓和(he)孔闆上遊(you)氣流的絕(jue)對靜壓之(zhi)比應大于(yu)0.75,即孔闆前(qian)後的差壓(ya)值不可過(guo)大,因爲前(qian)面已經估(gu)算過,差壓(ya)值的誤差(cha)對計量的(de)影響非常(chang)之大。
(5)各現(xian)場儀表應(ying)工作在量(liang)程範圍的(de)10%~90%内，更不能(neng)超量程工(gong)作,否則很(hen)難保證儀(yi)表的測量(liang)精度。
(6)供需(xu)雙方流量(liang)計計算的(de)精度不同(tong),主要體現(xian)在流量計(ji)算機處理(li)器的性能(neng)和計算程(cheng)序在數據(ju)處理過程(cheng)中所保留(liu)的有效位(wei)數兩方面(mian)。建議采用(yong)32位或更高(gao)性能的處(chu)理器并按(an)照經驗值(zhi)表或SY/T6143-2004中的(de)數值修約(yue)方法來規(gui)範數據處(chu)理的精度(du)。
(7)由于各現(xian)場儀表的(de)靈敏度有(you)限，控制系(xi)統每次對(dui)現場數據(ju)的采集也(ye)存在一定(ding)的時間間(jian)隔,所以,下(xia)遊用戶應(ying)盡可能的(de)保證平穩(wen)用氣,盡量(liang)避免用氣(qi)量在短.時(shi)間内出現(xian)大幅度的(de)波動。
3建議(yi).
　　從上面的(de)分析可知(zhi),天然氣計(ji)量過程中(zhong)出現誤差(cha)是在所難(nan)免的，而且(qie)有許多是(shi)不可避免(mian)的誤差。所(suo)以供需雙(shuang)方都應本(ben)着誠信友(you)好的态度(du),面對問題(ti)協商解決(jue),努力将誤(wu)差降至最(zui)低。對孔闆(pan)流量計計(ji)量過程中(zhong)造成誤差(cha)的現象采(cai)用如下幾(ji)點建議:
3.1軟(ruan)件方面
(1)計(ji)算軟件中(zhong)大氣壓參(can)數的設定(ding)應盡可能(neng)以當地大(da)氣壓爲準(zhun),而不應取(qu)标準大氣(qi)壓0.0981MPa;
(2)計算軟(ruan)件中計量(liang)的測量管(guan)管徑應以(yi)實測值爲(wei)依據,而不(bu)應用标稱(cheng)值;
(3)計算軟(ruan)件中天然(ran)氣的相對(dui)密度最好(hao)能采用實(shi)時采集并(bing)計算出的(de)值，盡可能(neng)少采用周(zhou)期性計算(suan)并由人工(gong)輸人的方(fang)式。
3.2孔闆孔(kong)徑和差壓(ya)計方面現(xian)舉
　　例說明(ming):假如某站(zhan)計量測量(liang)管和孔闆(pan)的實測直(zhi)徑D和d分别(bie)爲198.45mm和147.455mm,這使(shi)得β=d/D=0.743,已經非(fei)常接近國(guo)家标準中(zhong)“β≥0.10≤0.75"規定的上(shang)限,很難保(bao)證在計量(liang)過程中不(bu)産生附加(jia)誤差。所以(yi)建議,應将(jiang)計量孔闆(pan)由實測孔(kong)徑爲147.466mm更換(huan)爲孔徑爲(wei)133.693mm的标準孔(kong)闆(此時,β值(zhi)減小到0.674)。這(zhe)樣可保證(zheng)計量的正(zheng)确率減少(shao)誤差。
　　另外(wai),假如采用(yong)雙路供氣(qi),供氣方和(he)使用方根(gen)據各自實(shi)際情況,二(er)路流量計(ji)孔闆的采(cai)用參數設(she)定應按規(gui)定标準盡(jin)可能保持(chi)一緻,并采(cai)用同量程(cheng)的差壓計(ji),避免單路(lu)供氣時孔(kong)闆上下遊(you)的差壓超(chao)限工作,出(chu)現計量誤(wu)差。
4結語
　　經(jing)過分析和(he)努力,我們(men)基本掌握(wo)了國家标(biao)準SY/T6143-2004中所規(gui)定的孔闆(pan)計量天然(ran)氣流量的(de)方法。通過(guo)一定的計(ji)算,對供氣(qi)和用氣雙(shuang)方存在的(de)輸差問題(ti)作了一個(ge)粗略的判(pan)斷,知道了(le)輸差存在(zai)的原因，使(shi)我們在工(gong)作當中盡(jin)量使誤差(cha)減少到最(zui)小。但是,天(tian)然氣計量(liang)系統是--個(ge)相當複雜(za)且存在許(xu)多不确定(ding)因素的系(xi)統,誤差在(zai)所難免，希(xi)望供需雙(shuang)方能本着(zhe)誠信友好(hao)的合作态(tai)度,及時地(di)發現問題(ti)并協商解(jie)決。

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