摘要(yào):結合國家石(shi)油天然氣行(hang)業2004實行标準(zhun)SY/T6143-2004對長榆天然(ran)氣管道供氣(qì)單位與用戶(hu)雙方氣量交(jiāo)接中的孔闆(pan)流量計
計量(liang)誤差進行了(le)一些分析;其(qi)次,通過一定(dìng)量的計算,分(fèn)析了孔闆流(liú)量計計量中(zhōng)各參數和變(bian)量對計量誤(wù)差的影響,并(bing)對誤差大小(xiǎo)做了一個粗(cu)略的估算;最(zui)後,結合所做(zuò)的誤差分析(xi),從個人角度(dù)對孔闆計量(liang)裝置的合理(li)設置談幾點(diǎn)粗淺的認識(shi),供同行業參(can)考探讨。
目前(qián)，世界範圍内(nei)大多數天然(rán)氣經過脫硫(liu)、淨化處理後(hou)大都采用長(zhang)距離管道的(de)方式進行輸(shū)送,并采用标(biao)準孔闆流量(liàng)計來計量。孔(kǒng)闆流量計在(zài)天然氣管道(dào)上的應用相(xiàng)對來說是比(bi)較成熟可靠(kào)的。但是,在我(wo)們實際工作(zuo)當中,供氣方(fang)和用氣方在(zài)氣量交接中(zhōng)往往存在一(yi)定的輸差,有(yǒu)時甚至輸差(cha)很大。所以,天(tian)然氣輸送的(de)正确計量不(bu)得不成爲我(wǒ)們深人細緻(zhì)研究的問題(tí)，以減少供需(xū)雙方之間的(de)經濟損失和(he)不必要的矛(mao)盾。
1問題的提(ti)出
現以某供(gòng)氣單位和某(mǒu)用戶氣站爲(wèi)例，分析長期(qī)以來雙方在(zai)氣量交接中(zhong)所存在的計(ji)量誤差。供氣(qì)方采用二路(lu)供氣,2台“DANIEL"孔闆(pan)流量計所計(jì)量的輸氣量(liang)作爲主計量(liàng),用戶方的2台(tai)“DANIEL"超聲波流量(liàng)計(精度優于(yu)或等于0.5級)所(suǒ)計量的輸氣(qì)量爲監督。工(gong)作中我們發(fa)現,雙方計量(liàng)的輸氣量之(zhī)間存在着較(jiào)大的輸差,供(gòng)氣方的孔闆(pǎn)流量計每日(rì)計量的輸氣(qì)量比用戶方(fāng)每日計量的(de)輸氣量多1.5x104m³~2.5x104m³,按(àn)每日平均輸(shū)氣2.5x106m3~2.6x106m3計算,相對(dui)輸差≤1%。雖然存(cun)在--定輸差,但(dan)在國家标準(zhun)所規定的≤1%範(fàn)圍之内,用戶(hù)方沒有太大(dà)的争議。但從(cong)今.年4月開始(shi)，供氣方的計(jì)量與用氣方(fang)的計量誤差(chà)突然增大,相(xiang)對輸差增加(jia)到5x104m³左右;日最(zuì)大達到64461m³,相對(duì)輸差>2.4%,遠遠超(chao)過了GB/T18603-2001《天然氣(qi)計量系統技(jì)術要求》中所(suo)規定的“計量(liang)貿易交接系(xi)統精度定級(jí)符合A級(0.1)标準(zhun)”，即貿易交接(jiē)誤差應≤1%。此現(xian)象給用戶造(zào)成了巨大的(de)經濟損失。
根(gēn)據這一-現象(xiang),爲了找出雙(shuāng)方計量誤差(chà)産生的原因(yin),雙方查閱了(le)大量關于天(tiān)然氣計量、自(zì)動化儀表控(kòng)制、天然氣流(liú)量計算标準(zhǔn)等方面的技(ji)術資料,并對(dui)雙方流量計(jì)及工藝流程(chéng)進行了一系(xì)列現場實地(dì)考察和驗算(suàn)後發現，供氣(qi)方的孔闆流(liú)量計計量系(xi)統中部分參(can)數設定不合(hé)理,流量計孔(kong)闆使用不标(biao)準規範;經雙(shuang)方商議後,對(dui)方将系統參(cān)數進行了修(xiu)改,同時更換(huan)了計量孔闆(pǎn)，此後的--個多(duō)月中,雙方輸(shū)差最低降爲(wei)0.37%,而且-直保持(chí)在1%以下。(雙方(fang)計量誤差的(de)計算數據限(xiàn)于篇幅和商(shang)業機密從略(lue))。下面主要對(duì)計量誤差存(cun)在的原因及(jí)避免和解決(jue)辦法,做粗淺(qiǎn)的分析僅供(gong)參考。
2輸差産(chǎn)生原因的分(fen)析
在真實的(de)天然氣計量(liàng)過程中,許多(duo)參數(如:壓力(li)、溫度流量等(deng))都是不斷變(bian)化的，所以,天(tian)然氣計量系(xi)統通常采用(yong)計算單位時(shi)間(如:秒、分)級(ji)的瞬時流量(liàng),然後累計得(dé)出日(周、月、年(nian))的輸氣量,但(dàn)此過程非常(chang)複雜，計算量(liàng)相當于天文(wen)數字，通常采(cai)用程序和計(jì)算機來完成(chéng);對于我們人(rén)工的計算,也(ye)隻能采取選(xuǎn)用各參數的(de)日平均值,經(jīng)有限次的計(jì)算後得出輸(shū)氣量的大概(gai)值。下面是天(tian)然氣流量的(de)計算公式和(hé)參數,各參數(shu)的計算精度(du);見表1。
2.1天然氣(qì)在标準參比(bǐ)條件下的體(ti)積流計算公(gōng)式:
qm-----天然氣在(zai)标準參比條(tiao)件下的體積(jī)流量;
Am-----體積流(liú)量計量系數(shù)視采用計量(liàng)單位而定。
秒(miao)體積流量(m³.8-1)計(jì)量系數Am=3.1795x10-6;小時(shi)體積流量(m³.h-1)計(ji)量系數Amh=0.011446;日體(ti)積流量(m³.d-1)計量(liàng)系數Amd=0.27471;
C----流出系(xi)數;
E----漸近速度(dù)系數;
d----孔闆開(kai)孔直徑,mm;
FG----相對(dui)密度系數;
Ɛ----可(kě)膨脹性系數(shù);.
Fx----超壓縮系數(shù);
Fr---流動溫度系(xì)數;
P1----孔闆上遊(you)側取壓孔氣(qì)流絕對靜壓(yā),MPa;
△p-----氣流流經孔(kǒng)闆時産生的(de)差壓,Pa。
天然氣(qi)計量誤差的(de)正确計算是(shi)非常困難的(de)，也是極其複(fú)雜的,基本上(shàng)沒有一個定(ding)量的概念,大(dà)多數隻能做(zuò)定性分析。所(suǒ)以在此僅從(cong)以下幾方面(mian)對造成雙方(fāng)輸差的原因(yīn)做分析:
2.2壓力(lì)對輸差的影(yǐng)響
2.2.1當地大氣(qì)壓對輸差的(de)影響
不同的(de)地區由于海(hǎi)拔高度不同(tong),大氣壓力也(ye)不相同,-般标(biāo)準的大氣壓(ya)爲0.0981MPa。假如所在(zài)地區大氣壓(yā)爲0.0890MPa。而系統計(ji)算軟件中當(dang)地大氣壓按(an)标準的0.0981MPa參數(shù)代入來計算(suàn)流量,是絕對(dui)不行的,經估(gū)算,這樣會使(shǐ)雙方的輸差(cha)增大約0.5%。
2.2.2差壓(yā)對輸差的影(yǐng)響
差壓計長(zhang)時間工作後(hou),其内部的霍(huò)爾元件會發(fa)生微小的形(xíng)變,造成儀表(biǎo)的零點飄移(yi)(可正可負)。
我(wo)們以量程爲(wei)60000Pa的差壓計爲(wei)例來作--估算(suàn):
差壓計的輸(shu)出爲4mA~20mA的标準(zhun)電流信号,.如(ru)果差壓計的(de)零點飄移爲(wei)千分位上的(de)0.001,則所測得的(de)差壓值發生(shēng)的變化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
如(rú)果将這一誤(wù)差代人到公(gōng)式中計算流(liu)量,對流量所(suǒ)造成的誤差(cha)是巨大的,而(er)且會直接嚴(yán)重影響到雙(shuang)方計量的輸(shū)差。況且,零點(dian)飄移實際上(shàng)很可能比0.001大(dà)許多倍。
所以(yi)，爲了避免零(ling)點飄移對計(ji)量造成重大(dà)影響，必須定(ding)期對差壓計(ji)進行零點的(de)校驗。
2.3溫度對(duì)輸差的影響(xiǎng)
計量過程中(zhong),溫度對流量(liàng)計所計量的(de)天然氣流量(liàng)也有着非常(chang)大的影響，如(ru)果雙方中的(de)某-方溫度變(biàn)送器測量的(de)溫度不準确(que)，在其它情況(kuang)相同的條件(jiàn)下,溫度每相(xiang)差1C,計量的輸(shu)氣量相差約(yue)0.5%。所以,定期對(dui)溫度測量裝(zhuang)置的校驗也(yě)是非常有必(bi)要的，以減少(shǎo)輸差。
2.4不同的(de)計算标準對(dui)輸差的影響(xiǎng)
假如計量系(xì)統的計算軟(ruǎn)件中采用了(le)不同的計算(suàn)标準SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來計(jì)算天然氣的(de)相對密度Gr、流(liú)出系數C和壓(ya)縮系數Fz,對于(yú)輸差的影響(xiǎng)也是非常大(dà)的,三者分别(bie)相差約0.15%、05%和0.75%。.
在(zai)此不得不提(ti)到的一點是(shì),天然氣的相(xiang)對密度Gr與天(tian)然氣的組分(fèn)密切相關,而(ér)管道中的天(tian)然氣組分時(shi)刻都在變化(huà),相對密度Gr的(de)值也随之不(bu)斷的變化。因(yin)此,應采用由(you)組分分析儀(yí)實時采集後(hou)經計算軟件(jian)算出的值參(can)與計算，而不(bú)是由人工周(zhou)期性輸人的(de)值來進行計(ji)算。如果管道(dao)内的天然氣(qì)的組分不穩(wen)定，那麽對輸(shu)差的影響是(shì)非常大的。
2.5附(fu)加誤差造成(chéng)的影響标準(zhun)
節流裝置在(zai)使用現場,其(qí)實際測量誤(wu)差往往超過(guo)基本誤差,根(gen)本原因就是(shi)現場使用條(tiáo)件比實驗室(shi)條件複雜的(de)多，流量公式(shi)中的兩個變(bian)量C、e和三個實(shí)測值d、P、AP,在現場(chǎng)使用條件下(xia)都可能産生(sheng)附加誤差,因(yīn)此，附加誤差(chà)是不可避免(mian)的,但是我們(men)可以通過以(yǐ)下手段努力(lì)去降低附加(jia)誤差:
(1)嚴格按(an)照标準要求(qiú)進行設計、計(ji)算、制造、安裝(zhuāng)、使用檢驗等(deng)工作;
(2)加強計(ji)量管理,加強(qiáng)對計量裝置(zhi)、儀表、管路等(deng)檢查、維護、保(bǎo)養檢定;
(3)避免(mian)出現故障狀(zhuàng)态或不符合(he)标準規定的(de)計量運行狀(zhuàng)态。
2.6設計、制造(zào)和安裝對輸(shū)差的影響
(1)孔(kong)闆流量計的(de)安裝及現場(chǎng)工藝管線的(de)安裝應完全(quan)符合國家标(biao)準SY/T6143-2004或SY/T6143-1996中的要(yao)求。
(2)計算軟件(jian)的計算公式(shi)中,測量管直(zhí)徑D和孔闆直(zhí)徑d應用檢驗(yan)證書上的實(shí)測直徑,而不(bu)應該用出廠(chǎng)時的标稱直(zhí)徑,尤其是孔(kǒng)闆直徑,一定(ding)要使用實測(cè)值,否則,計算(suan)後所産生的(de)誤差是非常(cháng)大的。經估算(suàn),測量管直徑(jing)相差1mm,最終計(ji)算出的氣體(tǐ)流量相差約(yue)0.25%;而孔闆的直(zhí)徑相差1mm,則造(zao)成的誤差将(jiāng)會更大。
(3)測量(liàng)管直徑D和孔(kǒng)闆直徑d的确(que)定應該遵循(xun)“β≥0.1≤0.75的範圍内"這(zhe)一原則，否則(ze)會造成孔闆(pan)前後差壓過(guò)大或者過小(xiǎo)。
(4)孔闆下遊氣(qi)流的絕對靜(jìng)壓和孔闆上(shang)遊氣流的絕(jué)對靜壓之比(bǐ)應大于0.75,即孔(kǒng)闆前後的差(chà)壓值不可過(guò)大,因爲前面(mian)已經估算過(guo),差壓值的誤(wu)差對計量的(de)影響非常之(zhī)大。
(5)各現場儀(yi)表應工作在(zài)量程範圍的(de)10%~90%内，更不能超(chāo)量程工作,否(fou)則很難保證(zheng)儀表的測量(liàng)精度。
(6)供需雙(shuang)方流量計計(ji)算的精度不(bu)同,主要體現(xiàn)在流量計算(suan)機處理器的(de)性能和計算(suan)程序在數據(ju)處理過程中(zhong)所保留的有(yǒu)效位數兩方(fāng)面。建議采用(yòng)32位或更高性(xing)能的處理器(qì)并按照經驗(yan)值表或SY/T6143-2004中的(de)數值修約方(fang)法來規範數(shù)據處理的精(jīng)度。
(7)由于各現(xiàn)場儀表的靈(líng)敏度有限，控(kong)制系統每次(ci)對現場數據(jù)的采集也存(cún)在一定的時(shi)間間隔,所以(yǐ),下遊用戶應(ying)盡可能的保(bao)證平穩用氣(qi),盡量避免用(yong)氣量在短.時(shi)間内出現大(dà)幅度的波動(dong)。
3建議.
從上面(mian)的分析可知(zhī),天然氣計量(liàng)過程中出現(xian)誤差是在所(suǒ)難免的，而且(qiě)有許多是不(bú)可避免的誤(wu)差。所以供需(xū)雙方都應本(běn)着誠信友好(hǎo)的态度,面對(dui)問題協商解(jiě)決,努力将誤(wu)差降至最低(dī)。對孔闆流量(liàng)計計量過程(chéng)中造成誤差(cha)的現象采用(yong)如下幾點建(jiàn)議:
3.1軟件方面(mian)
(1)計算軟件中(zhōng)大氣壓參數(shù)的設定應盡(jìn)可能以當地(di)大氣壓爲準(zhun),而不應取标(biāo)準大氣壓0.0981MPa;
(2)計(ji)算軟件中計(jì)量的測量管(guan)管徑應以實(shí)測值爲依據(ju),而不應用标(biāo)稱值;
(3)計算軟(ruǎn)件中天然氣(qì)的相對密度(du)最好能采用(yong)實時采集并(bìng)計算出的值(zhi)，盡可能少采(cai)用周期性計(jì)算并由人工(gōng)輸人的方式(shi)。
3.2孔闆孔徑和(hé)差壓計方面(mian)現舉
例說明(míng):假如某站計(ji)量測量管和(hé)孔闆的實測(ce)直徑D和d分别(bie)爲198.45mm和147.455mm,這使得(dé)β=d/D=0.743,已經非常接(jie)近國家标準(zhǔn)中“β≥0.10≤0.75"規定的上(shàng)限,很難保證(zheng)在計量過程(cheng)中不産生附(fu)加誤差。所以(yǐ)建議,應将計(ji)量孔闆由實(shi)測孔徑爲147.466mm更(geng)換爲孔徑爲(wei)133.693mm的标準孔闆(pan)(此時,β值減小(xiao)到0.674)。這樣可保(bao)證計量的正(zheng)确率減少誤(wu)差。
另外,假如(ru)采用雙路供(gong)氣,供氣方和(hé)使用方根據(jù)各自實際情(qing)況,二路流量(liang)計孔闆的采(cǎi)用參數設定(dìng)應按規定标(biāo)準盡可能保(bǎo)持一緻,并采(cǎi)用同量程的(de)差壓計,避免(mian)單路供氣時(shí)孔闆上下遊(yóu)的差壓超限(xian)工作,出現計(ji)量誤差。
4結語(yǔ)
經過分析和(he)努力,我們基(jī)本掌握了國(guo)家标準SY/T6143-2004中所(suǒ)規定的孔闆(pan)計量天然氣(qì)流量的方法(fǎ)。通過一定的(de)計算,對供氣(qi)和用氣雙方(fāng)存在的輸差(chà)問題作了一(yi)個粗略的判(pàn)斷,知道了輸(shu)差存在的原(yuán)因，使我們在(zai)工作當中盡(jin)量使誤差減(jiǎn)少到最小。但(dan)是,天然氣計(jì)量系統是--個(ge)相當複雜且(qiě)存在許多不(bu)确定因素的(de)系統,誤差在(zài)所難免，希望(wàng)供需雙方能(neng)本着誠信友(you)好的合作态(tài)度,及時地發(fa)現問題并協(xie)商解決。
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