楊瑞娜+藍浩杰+雷凱元+江一舟

摘要： 近年來，天然氣管道建設(shè)得到蓬勃發(fā)展，天然氣輸差作為輸送計量一個重要的問題不容忽視。所以，采取怎樣的措施才能對天然氣管道輸送過程中出現(xiàn)的計量輸差進行有效控制，便成為當前管道輸送企業(yè)面臨的一大難題。從安陽站實際情況出發(fā)，對造成天然氣計量輸差的原因進行分析，并在此基礎(chǔ)上，提出針對供氣輸差問題提出一些解決降低計量輸差的措施。

Abstract： In recent years， natural gas pipeline construction has been booming， and natural gas transmission error as an important problem in conveying measurement can not be ignored. Therefore， what measures can be taken to effectively control the natural gas pipeline metering transportation error has become a major problem face by the current pipeline transportation enterprises. Based on the actual situation of Anyang station， the causes of the metering transportation error of natural gas are analyzed， and on this basis， some measures are put forward.

關(guān)鍵詞： 天然氣管道輸送；計量輸差；控制

Key words： natural gas pipeline transportation；metering transportation error；control

中圖分類號：TE863 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0219-03

0 引言

安陽站是榆濟管道的一個分輸站，隸屬于中石化天然氣榆濟管道分公司河南管理處管轄，目前分別向安陽華潤燃氣、河南縱橫燃氣、安陽CNG加氣母站三個用戶供氣。以2016年全年為例，安陽站共輸銷天然氣約5.68億方，日均172萬方/天。作為一個輸氣大站，控制好計量輸差已經(jīng)成為一項日常進行的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作，無論是對避免雙方計量糾紛還是公司的經(jīng)濟利益都有著積極的意義。

1 氣計量及計量輸差概述

1.1 天然氣計量

天然氣作為氣體具有流動性，其流量以質(zhì)量表示時，稱為“質(zhì)量流量”；以體積表示時稱為“體積流量”，以能量表示時稱為“能量流量”。流量計量是天然氣供需雙方貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)。為了準確計算流量，需要提高流量計量的準確度。天然氣計量的準確度受多種因素的影響，在井口氣量與外輸氣量、供給氣量與接收氣量、總計量與分表計量之間總存在一定的差值，即常說的“計量輸差”。對輸差的合理控制是保證計量準確性的一項重要工作。

1.2 計量輸差

輸差是指天然氣在輸送過程中的量值減量，其計算公式如下：

式中，？駐表示輸差，qc表示瞬時。

根據(jù)安陽站輸氣情況，輸差表達式如下：

？駐=∑q1-∑q2+∑？駐q（2）

其中？駐表示輸差，∑q1表示本站實際供氣量，∑q2表示用戶接氣量，∑？駐q表示輸氣管網(wǎng)管存變化。

由氣體狀態(tài)方程PV=nRT可得，本站標準狀態(tài)下供氣瞬時流量表達式q=，其中，P為標準大氣壓，q表示流量計測得工況瞬時流量，T1為現(xiàn)場測得管道內(nèi)輸氣標準溫度，P1為現(xiàn)場測得管道內(nèi)氣體壓力。

與三個用戶的輸差產(chǎn)生在本站計量撬與用戶門站計量設(shè)備之間的輸氣管道，而產(chǎn)生輸差的設(shè)備包括參與計量儀器的壓變、溫變、流量計等以及輸氣管網(wǎng)。

2 天然氣管輸計量輸差的成因分析

以安陽站供加氣母站近期輸差表為例，分析造成輸差的原因。該供氣支路采用渦輪流量計參與貿(mào)易計量，如表1所示。由該統(tǒng)計表可知計量輸差逐漸變小，并且在最后兩天的數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了負輸差的現(xiàn)象，由于計量標準由供方為準，這也意味著公司經(jīng)濟利益可能受到了損失。

下面將從加氣母站輸差表分析輸差原因以及輸差出現(xiàn)較大波動的原因。

2.1 計量設(shè)備本身原因產(chǎn)生的誤差

該供氣支路渦輪流量計由ELSTER公司生產(chǎn)，這是一種速度式儀表。其工作原理是在管道中安裝一個自由轉(zhuǎn)動、軸與管道同心的葉輪。當被測氣體流過傳感器時，在氣流作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪的轉(zhuǎn)動周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值。檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的脈沖信號，經(jīng)信號傳輸至站控顯示設(shè)備。管道中流體的流速大小與葉輪轉(zhuǎn)速成正比。它的流量計算公式是：

qf-工況體積流量，m3/s；

N-流量計每秒的脈沖數(shù)；

k-流量計儀表系數(shù)，s/m3。

由此公式可知，氣體流速越快，葉輪產(chǎn)生的脈沖數(shù)越多，那么測得的氣體流速值也越大。

橫軸代表氣體流速變化qf，縱軸代表儀表系數(shù)k。當天然氣從零開始增大流量時，葉輪必須先克服軸與軸承間產(chǎn)生的靜摩擦力矩后才開始旋轉(zhuǎn)，極小量的氣體通過氣體渦輪流量計時，渦輪并不轉(zhuǎn)動，只有當流量大于某一最小值時，克服了起動摩擦力矩，渦輪才開始轉(zhuǎn)動。在流量較小時，流量特性變化很大，主要受粘滯性摩擦力矩影響。當流量大于某一數(shù)值后，如圖1的中部灰色區(qū)域，流量與轉(zhuǎn)數(shù)才近似為線性關(guān)系，這就是氣體渦輪流量計的工作區(qū)域，流量計在該區(qū)域中工作狀態(tài)理想，測得數(shù)值最為準確。當流量值在增大，增至圖中右側(cè)黃色區(qū)域時，會造成軸承壽命減短，葉輪變形甚至損壞渦輪的后果。endprint

由于加氣母站本身供氣性質(zhì)的原因，氣體流量變化趨勢不穩(wěn)時常會有流速瞬時增大，造成渦輪超速旋轉(zhuǎn)、軸承松動，最終葉輪產(chǎn)生的脈沖數(shù)就不能準確的反應(yīng)氣體瞬時流量值；另外天然氣氣質(zhì)復雜，有時會有顆粒性雜質(zhì)流入管道，在高速氣體驅(qū)動下打向葉輪，損壞葉輪或者打偏葉輪，測量結(jié)果不準確，最終造成輸差偏大的后果。

綜上，由于軸承壽命，葉輪的強度和壓損等條件的限制，渦輪也不能轉(zhuǎn)得太快，有測量上、下限的限制，這方面需要和用戶及時溝通協(xié)調(diào)，控制氣體瞬時流量在一個合理的范圍內(nèi)，避免供氣造成的設(shè)備傷害。

2.2 其他參與計量的儀表故障造成的計量誤差

以安陽加氣母站供氣流程為例，直接參與氣量計量的設(shè)備除了渦輪流量計還有測量氣體溫度的溫度變送器和測量氣體壓力的壓力變送器。變送器包括傳感器模塊和變送模塊。溫度變送器傳感器模塊如果模塊失靈、變送器信號失真或者遠傳數(shù)據(jù)線受到干擾都會造成測得數(shù)據(jù)與實際不符，會造成計量誤差。

受環(huán)境影響尤其是到了冬季，氣溫低至零下，壓力變送器的引壓管最低處有時會有水珠凝結(jié)成冰，造成暫時性凍堵，導致壓力變送器測得的不準確數(shù)據(jù)。

由于長時間的腐蝕、暴曬和本身壽命原因，傳輸至機柜的信號線有的會發(fā)生斷開、虛接現(xiàn)象，現(xiàn)場信號無法傳至機柜，也是造成計量誤差的原因。

2.3 其他原因造成的誤差

在天然氣輸送過程中，其他因素也會造成誤差，比如輸氣管道發(fā)生了漏氣，也就產(chǎn)生了輸差。還有設(shè)備出現(xiàn)了故障，維修前，需要對管道內(nèi)的氣體進行放空在進行維修。對此，需要及時、細致的場站巡檢發(fā)現(xiàn)漏氣點，及時解決。對于維修設(shè)備的放空量要采用合理的計算方法進進行估算，使之盡可能接近真實值。

3 天然氣管輸計量輸差的控制措施

3.1 完善計量流程，優(yōu)化計量方式

為將儀表計量裝置失準產(chǎn)生的計量誤差降至最低，應(yīng)完善計量流程，優(yōu)化計量方式。首先，要想計量流程更加完善，應(yīng)做好交接氣量和中間氣量的對比計量工作，實現(xiàn)對輸差的實時對比監(jiān)控，從而為實時數(shù)據(jù)的采集及時為輸差分析和控制提供依據(jù)。國際上的計量方式其依據(jù)通常是能量，在特定的環(huán)境背景下，可在一定程度上降低計量誤差。

3.2 科學合理地選擇計量儀表型號

為良好的控制管輸天然氣計量誤差，應(yīng)科學合理進行計量裝置選型，在選型過程中必須充分考慮計量裝置的安裝條件、安裝環(huán)境、性能狀況、流體特性和成本費用五要素。首先，針對影響計量裝置選型的五大要素進行分析，比如分析計量裝置的安裝條件時應(yīng)充分考慮空間、配套設(shè)施、輸氣管線的管徑和振動情況等因素對其的影響、分析計量裝置的安裝環(huán)境時充分考慮不同外界溫度、外界電磁等因素的影響、分析計量裝置的性能狀況時應(yīng)充分考慮計量裝置的各項參數(shù)、分析計量裝置的流體特性時充分考慮管輸壓力、溫度等因素的影響、分析成本費用方面時應(yīng)充分考慮購買成本、后續(xù)維修保養(yǎng)費用等；其次，在上述分析基礎(chǔ)上初步確定幾款較為合適的計量裝置型號；最后，對比分析對初步篩選的計量裝置型號的優(yōu)劣性，確定最優(yōu)計量裝置。

3.3 大力開展培訓持續(xù)提升工作人員素質(zhì)

為盡量降低由于人為因素導致的計量誤差，應(yīng)采取措施提升工作人員素質(zhì)，而最有效的手段便是大力開展培訓，因為通過大力開展培訓能夠讓相關(guān)工作人員熟練掌握觀察、分析和控制輸差的專業(yè)知識，具體的措施包括對比分析壓力、溫度補償方法，常用計量裝置的性能、型號、優(yōu)劣勢、適用范圍及使用方法等；開展必要的實習演練，讓相關(guān)工作人員熟悉掌握計量工作的流程及相關(guān)重點內(nèi)容等，通過提升工作人員素質(zhì)，促進計量輸差的良好控制。

3.4 加強計量數(shù)據(jù)管理，減少壓力和溫度誤差

天然氣計量工作中涉及大量數(shù)據(jù)，為計量工作增加了難度，基于此，應(yīng)加強計量數(shù)據(jù)的管理工作，同時定期抽查計量歷史數(shù)據(jù)，最大限度的提高計量數(shù)據(jù)的可信度。并且要求能夠準確分析和判斷計量輸差，找到輸差形成的源頭和成因，同時提出有效的應(yīng)對方案，降低輸差。另外，由于計量誤差受到輸氣環(huán)境變化的影響，應(yīng)針對不同地區(qū)的實際情況實施不同的標準狀態(tài)溫度。

4 總結(jié)與結(jié)論

隨著天然氣市場逐漸壯大，做好天然氣計量工作，無論是避免企業(yè)間貿(mào)易糾紛還是維護公司經(jīng)濟利益都有著積極的意義。這需要計量工作者共同努力，堅持誠信為本，求真務(wù)實，有效實現(xiàn)控制輸差，實現(xiàn)共贏，為國家天然氣事業(yè)發(fā)展發(fā)揮更大的力量。

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