隨著我國(guó)天然氣的儲(chǔ)量和產(chǎn)量越來越高，人們對(duì)天然氣的計(jì)量工作和計(jì)量?jī)x表的可靠性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確度的要求也越來越高。 而天然氣流量計(jì)量系統(tǒng)是為貿(mào)易結(jié)算提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù), 避免貿(mào)易糾紛的主要方式。 一定程度的計(jì)量誤差是不可避免的，但如果誤差過大勢(shì)必會(huì)給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)流量計(jì)量系統(tǒng)的誤差進(jìn)行深入地分析將有助于將計(jì)量誤差降低在合理的范圍 之內(nèi)。 所以要提高天然氣計(jì)量精度, 首先要注意天然氣計(jì)量過程中存在的各種誤差因素，同時(shí)必須保證計(jì)量?jī)x器的準(zhǔn)確性;其次是天然氣輸送過程與檢定過程必須保持一致, 當(dāng)天然氣輸送過程中, 溫度、壓力、流量值變化很大時(shí), 一定要進(jìn)行再檢定。 只有這樣, 才能使天然氣計(jì)量的精度得到保障, 達(dá)到計(jì)量設(shè)備設(shè)計(jì)水平。

天然氣流量計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因

天然氣流量計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因很多, 其中包括可確定的誤差原因和不可預(yù)測(cè)的誤差原因。

1 可確定的誤差原因

(1)zui大的允許誤差

任何一種計(jì)量器具出廠時(shí)都有其zui大的允許誤差。 目前天然氣的計(jì)量器具主要為渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)和超聲波流量計(jì)，它們的zui大允許誤差都有所不同。

(2)儀表本身的系數(shù)

儀表的精度是由本身的系數(shù)決定的, 一旦儀表系數(shù)選定了一個(gè)適合生產(chǎn)環(huán)境的值, 儀表的精度也就確定了。 因此系數(shù)的變化就會(huì)直接影響儀表本身的精度。

(3)介質(zhì)的影響

通常氣表檢定是離線檢定，所用的介質(zhì)是空氣,它是由空氣壓縮機(jī)提供的, 雖然空氣壓縮機(jī)可以提供瞬時(shí)變化的氣流, 但是由于空氣與天然氣本身密度及膨脹系數(shù)的不同, 對(duì)氣表的壓力探頭造成的壓力效果也不同， 如旋進(jìn)旋渦流量計(jì)等, 因此會(huì)造成一些誤差; 也由于離線檢定中空氣壓縮機(jī)提供的可變壓力、 可變流量氣流不如現(xiàn)場(chǎng)氣流變化的隨機(jī)性強(qiáng), 也會(huì)使檢定后的氣表在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中精度降低。

(4)參比條件的影響

在天然氣流量測(cè)量中, 與溫度、 壓力以及濕度(飽和狀態(tài)下)有關(guān)的“標(biāo)準(zhǔn)參比條件”的多樣性會(huì)造成很大的混淆。 由于行業(yè)或習(xí)慣的關(guān)系,貿(mào)易雙方往往規(guī)定不同的標(biāo)準(zhǔn)參比條件, 這是應(yīng)該特別引起注意的。 在其他條件不變的條件下,如果標(biāo)準(zhǔn)條件分別為 101.3kPa,15℃和 101.3kPa,20℃將造成約 3%的誤差。

(5)壓力的影響

值現(xiàn)場(chǎng)輸氣管線中的氣體壓力是脈動(dòng)壓力, 測(cè)量脈動(dòng)壓力時(shí), 正常來氣宜為氣表量程的 1/3～1/2,因此, 在天然氣計(jì)量過程中, 需要調(diào)整來氣閥門開關(guān)度大小, 使之滿足這一條件。 但在通常情況下，氣表壓力范圍達(dá)不到值。

(6)管道壓力、溫度等補(bǔ)償參數(shù)的影響

天然氣是一種大壓縮比氣體，相同流速下，不同溫、壓下天然氣換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的流量是不同的。如果不用溫度、壓力作為補(bǔ)償，引起的計(jì)量系統(tǒng)誤差是 比較大的。 因此在天然氣計(jì)量時(shí)，應(yīng)按規(guī)范要求，作必要的溫、壓補(bǔ)償。特別是用于貿(mào)易交接的氣計(jì)量?jī)x表，更應(yīng)注重溫、壓補(bǔ)償及壓縮因子的修正。 經(jīng)實(shí)際測(cè)算如果管道壓力從 20kPa 變到 25kPa， 其他條件不變時(shí), 計(jì)量誤差為 4%;管道溫度從 20℃變到 30℃時(shí),其他條件不變,計(jì)量誤差為-3%。

(7)天然氣組分的影響

天然氣是一種混合氣體，它含有甲烷，乙烷,丙烷等烴類組分和氮、二氧化碳等非烴類組分，其組分含量并不相同， 不同國(guó)家的天然氣組分含量也可能有所不同。 即使是在同一地區(qū)同一氣田的天然氣組成的也有差異。 因此當(dāng)選用的計(jì)量方式與天然氣組分有關(guān)時(shí)，如孔板流量計(jì)，若未對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線修正，則勢(shì)必造成很大的計(jì)量誤差。

2 不可預(yù)測(cè)的誤差原因

(1)用戶用氣結(jié)構(gòu)變化

用戶出于長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，往往申購氣量大于實(shí)際用量，造成“大表小流量”的現(xiàn)象發(fā)生,從而造成計(jì)量誤差。

(2)介質(zhì)中的雜質(zhì)腐蝕等產(chǎn)生的附加誤差

天然氣從地層中開采出來，雖經(jīng)分離，除塵和過濾，因其所含成份十分復(fù)雜，從單井計(jì)量，集氣計(jì)量到配氣計(jì)量，氣體組分各不相同，所以在使用中所受 到的腐蝕亦各不同。 特別對(duì)節(jié)流裝置，如對(duì)孔板直角人口邊緣和測(cè)量管內(nèi)壁的沖刷、腐蝕尤為嚴(yán)重，這將影響孔板直角入口邊緣弧半徑 rk 和測(cè)量管內(nèi)壁的相對(duì)粗糙 k/d 的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)， 流出系數(shù) c 將發(fā)生變化，因而可能導(dǎo)致其值超出《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量 SY/T 6143-2004》所給出的不確定度范圍，同時(shí)因上游測(cè)量管沉積臟物，孔板入口直角邊緣變鈍、破損，雷諾數(shù)不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍，管道粗糙度影響等原因， 導(dǎo)致計(jì)量誤差增大。

(3)設(shè)計(jì)安裝現(xiàn)場(chǎng)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求不相符

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行安裝是保證測(cè)量高質(zhì)量的基礎(chǔ)，但在安裝過程中偏離標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象卻是很常見的。以孔板流量計(jì)為例，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定節(jié)流裝置上游直管段內(nèi)徑 D 必須實(shí)測(cè)，其偏差不大于 0.3% ，但設(shè)計(jì)中常常采用公稱通徑作為內(nèi)徑值;現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中直管段不足的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。 總之現(xiàn)場(chǎng)偏離標(biāo)準(zhǔn)并不是個(gè)別現(xiàn)象。

(4)計(jì)量管理不到位

任何一種流量計(jì)量方式的長(zhǎng)期準(zhǔn)確運(yùn)行都離不開計(jì)量人員的正確維護(hù)，如果維護(hù)不當(dāng)，也將造成一定的計(jì)量誤差。 這種人為因素引起的計(jì)量誤差不僅是不可預(yù)測(cè)的，也是不容忽視的。

提高計(jì)量精度的措施

1 嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因，在儀表、設(shè)備的選擇、設(shè)計(jì)、安裝、使用及計(jì)算方面，必須嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，使計(jì)量裝置符合工藝技術(shù)要求。 嚴(yán)格杜絕計(jì)量?jī)x表長(zhǎng)期運(yùn)行在下限流量的現(xiàn)象發(fā)生。

2 保證儀表的運(yùn)行溫度

氣表工作環(huán)境受溫度條件限制, 如旋進(jìn)旋渦流量計(jì)的溫度條件是在-20～55℃范圍, 只有在這個(gè)范圍內(nèi)才能保障正常工作。 一旦環(huán)境溫度不適合, 尤其是冬季, 在沒有保溫措施的情況下， 氣表在環(huán)境溫度過低情況下工作, 影響計(jì)量準(zhǔn)確性， 還會(huì)對(duì)氣表內(nèi)部器件造成損壞。而且，當(dāng)氣管線中天然氣溫度低于-20℃, 就超過了溫度下限， 影響了氣表的準(zhǔn)確計(jì)量。 通常冬季采取在氣表管線旁邊增設(shè)一根冬季采暖管線措施, 并與其管線包在同一保溫層內(nèi), 此項(xiàng)工程造價(jià)不高, 施工方便。

3 直管段內(nèi)徑與氣表內(nèi)徑相一致

在部分中轉(zhuǎn)站發(fā)現(xiàn)，有些氣表入口直管段過細(xì),直管段內(nèi)徑小于氣表腔體內(nèi)徑, 這種安裝方法本身不符合氣表安裝要求。 另外, 在這種狀況下，當(dāng)中轉(zhuǎn)站產(chǎn)氣過多時(shí)， 氣閥門即使?jié)M開度, 天然氣仍不能及時(shí)從細(xì)管段排走, 造成氣表入口管線內(nèi)壓力逐步增加, 罐內(nèi)壓力達(dá)到安全值時(shí), 為了避免罐內(nèi)憋壓,只好再打開旁通管線, 旁通沒有計(jì)量設(shè)備, 造成中轉(zhuǎn)站產(chǎn)氣量計(jì)量值比實(shí)際值要偏低, 也使各中轉(zhuǎn)站外輸氣總計(jì)量值與總外輸值不一致。

4 正確選擇氣表位置

現(xiàn)場(chǎng)中經(jīng)常能夠從放空閥中放出大量水油混合物, 因此可知天然氣中含有大量的水和油的蒸汽,而且濕氣在管線輸送過程中壓力損失要大于干氣,氣表計(jì)量標(biāo)況下, 氣流量是根據(jù)壓力、體積、溫度之間的氣態(tài)方程經(jīng)換算得到標(biāo)況體積的。 各小隊(duì)進(jìn)行分隊(duì)計(jì)量時(shí), 由于輸送過程中蒸汽損失很多, 使得蒸汽壓力損失過大, 這就導(dǎo)致了各中轉(zhuǎn)站外輸總和與總外輸值相差很大。 此外, 氣表中的探頭被水油蒸汽所包圍, 嚴(yán)重影響了氣表的正常工作環(huán)境, 導(dǎo)致氣表精度下降, 經(jīng)觀察校驗(yàn)回來的氣表精度能達(dá)到 1.0, 使用一年精度降到 4.0 級(jí), 這種現(xiàn)象就是由于外界環(huán)境和工藝流程過程中的某些缺陷造成的。針對(duì)這些情況, 把流程中的氣表位置適當(dāng)提高一些,讓旁通管線在氣表下方, 且低于來氣管線, 以防止蒸汽形成液體時(shí)直接流入氣表影響計(jì)量; 旁通定期進(jìn)行放空, 排出管道里的存留液體。

5 返輸干氣自耗氣計(jì)量

在自耗干氣方面， 總站配有返輸干氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥, 各中轉(zhuǎn)站配有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥, 通過觀察發(fā)現(xiàn), 投產(chǎn)使用后各站氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥效果不理想, 影響了返輸干氣正常氣計(jì)量。 主要原因是由于輸送給總站的干氣氣壓發(fā)生波動(dòng)時(shí), 該站電動(dòng)調(diào)節(jié)閥也進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)節(jié), 使各站氣壓互相干擾, 影響了正常供氣量;有時(shí)氣壓過低, 就要關(guān)閉調(diào)節(jié)閥走旁通管線, 這樣才能正常供氣, 這就使有的站干氣計(jì)量不準(zhǔn)確。 建議暫時(shí)停用調(diào)節(jié)閥, 使干氣在各站直接走氣表。

6 依靠科技的力量

依靠科技，提高計(jì)量維護(hù)人員的技術(shù)水平，確保計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 應(yīng)該指出，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的工作條件一般只有實(shí)驗(yàn)室才能滿足，要獲得準(zhǔn)確可靠的測(cè)量，就需要技術(shù)人員深厚的技術(shù)儲(chǔ)備來 JUKH，這種雄厚的軟實(shí)力是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的*條件。 由于電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速，天然氣計(jì)量已逐步向在線、實(shí)時(shí)、智能靠近，同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊、監(jiān)控和管理，技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問 題解決問題是降低誤差的有力保障。

7 實(shí)現(xiàn)在線實(shí)流檢定

從計(jì)量學(xué)的角度來看，在線實(shí)流檢定zui符合流量量值的動(dòng)態(tài)溯源特征，更準(zhǔn)確、更科學(xué)地評(píng)價(jià)天然氣流量?jī)x表的實(shí)際使用性能，它充分考慮了物性參數(shù)、 操作條件、安裝條件、環(huán)境條件等諸多影響，保證檢定條件與實(shí)際使用條件的充分一致，減少被檢流量計(jì)的拆裝搬運(yùn)，實(shí)施在線仲裁檢定。 天然氣計(jì)量?jī)x表在線實(shí)流檢定的實(shí)施，更能反映計(jì)量?jī)x表的性能指標(biāo)，也真正能減小計(jì)量誤差，提高計(jì)量精度。

8 *管理制度

管理制度的*，人員培訓(xùn)的加強(qiáng),人員技術(shù)素質(zhì)的，是減少誤差產(chǎn)生的必要條件。 此處的管理不單指計(jì)量器具的管理,還包括數(shù)據(jù)管理、設(shè)備管理和用戶的管理。

(1)數(shù)據(jù)的管理。 加強(qiáng)重點(diǎn)用戶的數(shù)據(jù)監(jiān)控,確保數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的規(guī)范性, 故障時(shí)有一套相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方案。

(2)設(shè)備的管理。 確保計(jì)量檢定設(shè)備、計(jì)量設(shè)備有*的臺(tái)賬, 在加強(qiáng)計(jì)量設(shè)備的日常維護(hù)的同時(shí),確保計(jì)量設(shè)備提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、 可靠性和科學(xué)性是*被認(rèn)可的。

(3)用戶的管理。 加強(qiáng)用戶的管理,及時(shí)了解用戶的用氣數(shù)據(jù)與計(jì)量系統(tǒng)的適應(yīng)狀況, 從而做出相應(yīng)的調(diào)整。

9 用統(tǒng)一的計(jì)量參比條件

對(duì)具備補(bǔ)償條件的用戶的計(jì)量系統(tǒng)選用統(tǒng)一的計(jì)量參比條件, 并且實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的計(jì)量?jī)x表進(jìn)行溫度、壓力等必要參數(shù)的在線補(bǔ)償。 總之,天然氣流量計(jì)量誤差的成因是極其復(fù)雜的, 是不可能*消除的。但通過以上分析利用規(guī)范管理,*制度,從根本上減少這些原因引起的誤差, 誤差則會(huì)維持在相對(duì)合理的范圍內(nèi)。

結(jié) 論

天然氣是一種、清潔燃料和化工原料。努力降低天然氣在生產(chǎn)與銷售過程中的計(jì)量誤差,提高天然氣計(jì)量精度，可以降低生產(chǎn)成本,確保安全生產(chǎn),提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。