摘要:結合(he)國家(jia)石油天然氣行(hang)業2004實行标(biao)準SY/T6143-2004對(dui)長榆天然(ran)氣管(guan)道供(gong)氣(qi)單(dan)位與(yu)用戶(hu)雙方(fang)氣量交接(jie)中的(de)孔闆(pan)流量(liang)計(ji) 計(ji)量誤(wu)差進行了一些(xie)分析;其次(ci),通過一定量的(de)計算(suan),分析了孔(kong)闆流量計計量中各(ge)參數和(he)變(bian)量對(dui)計量(liang)誤差(cha)的影(ying)響,并對誤差大小做(zuo)了一(yi)個粗(cu)略的(de)估算(suan);最後(hou),結合(he)所做的誤(wu)差分析(xi),從個人(ren)角度(du)對孔闆計(ji)量裝置(zhi)的(de)合理設置(zhi)談(tan)幾(ji)點粗(cu)淺的認識(shi),供同(tong)行業(ye)參考探讨(tao)。
　　目前，世界(jie)範圍内大多數天然(ran)氣經過(guo)脫硫、淨化處(chu)理(li)後大都(dou)采用(yong)長距(ju)離管道的方(fang)式(shi)進行(hang)輸送(song),并采(cai)用标(biao)準孔闆流量計(ji)來計量(liang)。孔闆流(liu)量計(ji)在天然氣(qi)管道(dao)上的(de)應用(yong)相對(dui)來(lai)說是比(bi)較成(cheng)熟(shu)可靠的。但是,在(zai)我們實(shi)際工(gong)作當(dang)中,供(gong)氣方(fang)和用氣方(fang)在氣量交(jiao)接中(zhong)往往(wang)存在一定(ding)的輸差(cha),有(you)時甚(shen)至輸差很大。所(suo)以,天然氣輸送(song)的正确(que)計(ji)量不(bu)得不(bu)成爲(wei)我們(men)深人(ren)細(xi)緻研究(jiu)的問題，以(yi)減少(shao)供需(xu)雙方(fang)之間(jian)的經濟損失和(he)不必(bi)要的(de)矛盾(dun)。
1問題(ti)的提(ti)出
　　現(xian)以某(mou)供氣單位(wei)和某(mou)用(yong)戶氣站爲例，分析(xi)長期(qi)以來雙方(fang)在氣(qi)量交(jiao)接中所存(cun)在的計量(liang)誤差(cha)。供氣方采用二(er)路供氣,2台(tai)“DANIEL"孔闆(pan)流量(liang)計所計量(liang)的輸(shu)氣(qi)量(liang)作爲(wei)主計(ji)量,用(yong)戶方(fang)的2台(tai)“DANIEL"超聲(sheng)波流(liu)量計(精度優于(yu)或等于(yu)0.5級(ji))所計量的(de)輸氣量爲(wei)監督(du)。工作中我們發現(xian),雙方計(ji)量的(de)輸(shu)氣(qi)量之(zhi)間存在着較大(da)的輸差(cha),供(gong)氣方(fang)的孔(kong)闆(pan)流量計(ji)每日(ri)計量(liang)的輸(shu)氣量比用戶方(fang)每日計(ji)量的輸氣量多1.5x104m³~2.5x104m³,按每日(ri)平均輸氣(qi)2.5x106m3~2.6x106m3計算,相對(dui)輸(shu)差(cha)≤1%。雖然(ran)存在--定輸(shu)差,但在國(guo)家(jia)标(biao)準所(suo)規定(ding)的(de)≤1%範(fan)圍之(zhi)内,用戶(hu)方沒有(you)太大的(de)争議。但(dan)從今(jin).年4月開始(shi)，供氣(qi)方的(de)計量(liang)與用(yong)氣方的計(ji)量誤差突(tu)然增(zeng)大,相(xiang)對輸差增(zeng)加到(dao)5x104m³左右(you);日最大達(da)到(dao)64461m³,相對輸(shu)差>2.4%,遠(yuan)遠超(chao)過了(le)GB/T18603-2001《天然(ran)氣計量系(xi)統技(ji)術要(yao)求》中所規定(ding)的“計量(liang)貿易(yi)交接(jie)系統精度(du)定級(ji)符合(he)A級(0.1)标準”，即貿易交接(jie)誤差應≤1%。此(ci)現象(xiang)給(gei)用(yong)戶造(zao)成了(le)巨大的經(jing)濟損失。
根據這(zhe)一-現(xian)象,爲(wei)了找(zhao)出雙方計(ji)量誤(wu)差産(chan)生的(de)原因(yin),雙方查閱(yue)了大量關(guan)于天然氣(qi)計量、自動化儀(yi)表控(kong)制、天(tian)然氣(qi)流量計算(suan)标準等方面的(de)技術(shu)資料,并(bing)對(dui)雙方流量(liang)計及(ji)工藝(yi)流程進(jin)行(hang)了一(yi)系列現場(chang)實地(di)考察和驗算後發現(xian)，供氣(qi)方的(de)孔闆流量(liang)計計(ji)量系(xi)統(tong)中部分(fen)參數設(she)定不合理,流(liu)量(liang)計(ji)孔闆(pan)使用不标(biao)準規範;經(jing)雙方商議(yi)後,對方(fang)将(jiang)系統(tong)參數(shu)進(jin)行了修(xiu)改,同時更(geng)換了計量(liang)孔(kong)闆，此後(hou)的--個(ge)多(duo)月(yue)中,雙(shuang)方輸(shu)差(cha)最低降(jiang)爲0.37%,而(er)且-直(zhi)保持(chi)在1%以下。(雙(shuang)方計(ji)量誤(wu)差的(de)計算(suan)數據(ju)限(xian)于篇幅(fu)和商(shang)業機(ji)密從(cong)略)。下(xia)面主(zhu)要對(dui)計量(liang)誤差(cha)存在的原(yuan)因(yin)及避免(mian)和解決(jue)辦(ban)法,做(zuo)粗淺(qian)的分析僅(jin)供參考(kao)。
2輸差産生原(yuan)因的分析(xi)
　　在真(zhen)實的(de)天然(ran)氣計(ji)量過程中(zhong),許多參數(如:壓(ya)力、溫度流量等(deng))都是不(bu)斷(duan)變化(hua)的，所(suo)以,天然氣(qi)計量系統(tong)通常(chang)采用計算(suan)單位(wei)時間(jian)(如(ru):秒(miao)、分)級(ji)的瞬(shun)時流量,然(ran)後累計得(de)出日(ri)(周、月(yue)、年)的(de)輸氣(qi)量,但此過(guo)程非(fei)常複(fu)雜，計(ji)算量(liang)相當于天(tian)文數(shu)字，通(tong)常(chang)采用程(cheng)序和計(ji)算(suan)機來(lai)完成(cheng);對于我們(men)人工的(de)計(ji)算,也隻能采(cai)取選用(yong)各參數(shu)的(de)日平均值(zhi),經(jing)有(you)限次(ci)的計(ji)算後(hou)得出(chu)輸氣量的大概(gai)值。下面是天然氣流(liu)量的(de)計算(suan)公式和(he)參(can)數,各(ge)參數(shu)的計(ji)算精(jing)度;見(jian)表1。
 
2.1天(tian)然氣在标(biao)準參(can)比條(tiao)件下(xia)的體積流計算(suan)公式:
 
qm-----天然(ran)氣在标(biao)準參比(bi)條件(jian)下的(de)體積(ji)流量(liang);
Am-----體積流量(liang)計量(liang)系數視采(cai)用計量單(dan)位而定。
秒體(ti)積(ji)流量(liang)(m³.8-1)計量系數(shu)Am=3.1795x10-6;小時(shi)體積(ji)流量(liang)(m³.h-1)計量(liang)系數Amh=0.011446;日(ri)體(ti)積流量(m³.d-1)計量系數Amd=0.27471;
C----流(liu)出系(xi)數;
E----漸(jian)近速(su)度系數;
d----孔(kong)闆開(kai)孔直(zhi)徑(jing),mm;
FG----相(xiang)對密(mi)度系(xi)數;
Ɛ----可(ke)膨脹(zhang)性系(xi)數(shu);.
Fx----超(chao)壓縮(suo)系數(shu);
Fr---流動溫度(du)系數(shu);
P1----孔闆(pan)上遊(you)側取(qu)壓(ya)孔氣流(liu)絕對(dui)靜壓(ya),MPa;
△p-----氣流(liu)流經孔闆(pan)時産(chan)生的(de)差壓(ya),Pa。
　　天然氣計(ji)量誤差的(de)正确(que)計(ji)算(suan)是非(fei)常困(kun)難的，也是(shi)極其複雜(za)的,基本上(shang)沒有一個(ge)定量(liang)的概念,大(da)多數(shu)隻能做定(ding)性分析。所(suo)以在此僅從(cong)以(yi)下幾(ji)方面(mian)對(dui)造成雙方輸差的原因(yin)做分析:
2.2壓力對(dui)輸差(cha)的(de)影響
2.2.1當(dang)地大(da)氣壓(ya)對輸差的影(ying)響
　　不同(tong)的地區由(you)于海拔高度(du)不同,大(da)氣壓力也不相(xiang)同,-般(ban)标準(zhun)的大(da)氣壓爲0.0981MPa。假(jia)如所(suo)在地區(qu)大氣壓(ya)爲0.0890MPa。而系統(tong)計算(suan)軟件(jian)中(zhong)當地大(da)氣壓(ya)按(an)标準的(de)0.0981MPa參數(shu)代入來計(ji)算流量,是絕對不行(hang)的,經(jing)估算(suan),這樣(yang)會使雙方的輸(shu)差增大約(yue)0.5%。
2.2.2差壓(ya)對輸差的(de)影響
　　差壓計長(zhang)時間(jian)工作後,其(qi)内部(bu)的霍爾元(yuan)件會發生(sheng)微小(xiao)的形變,造成儀(yi)表的零點(dian)飄移(yi)(可正(zheng)可負)。
我們(men)以量程爲(wei)60000Pa的差壓計(ji)爲(wei)例來作(zuo)--估算:
差壓計的(de)輸出爲4mA~20mA的标準(zhun)電流(liu)信号(hao),.如果差壓(ya)計的(de)零點(dian)飄移爲千分位(wei)上的0.001,則所測得(de)的差(cha)壓(ya)值發生的變化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如果(guo)将這一(yi)誤差代人到公(gong)式中計(ji)算流量(liang),對流量(liang)所造(zao)成的誤差(cha)是巨大(da)的,而且(qie)會直接(jie)嚴重影(ying)響到雙方計量的輸差。況且,零(ling)點飄(piao)移(yi)實際上(shang)很可能比(bi)0.001大許(xu)多倍。
所(suo)以，爲了(le)避免(mian)零(ling)點飄移(yi)對計量造(zao)成重大影響，必須定(ding)期對(dui)差壓計進(jin)行零點的校驗(yan)。
2.3溫度(du)對輸(shu)差的(de)影響(xiang)
　　計量過程(cheng)中,溫度對(dui)流量(liang)計所(suo)計量的天(tian)然氣流量(liang)也有(you)着非(fei)常大(da)的影(ying)響，如果雙(shuang)方中(zhong)的某-方溫度變(bian)送器測量的溫(wen)度不準(zhun)确，在其(qi)它情況相(xiang)同的(de)條件(jian)下,溫度每(mei)相差1C,計量(liang)的輸(shu)氣量(liang)相差約0.5%。所(suo)以,定(ding)期(qi)對(dui)溫度(du)測量(liang)裝(zhuang)置的校(xiao)驗也是(shi)非(fei)常有(you)必要(yao)的，以(yi)減少(shao)輸差。
2.4不(bu)同的計(ji)算标(biao)準對輸差(cha)的影響
　　假如計(ji)量系(xi)統(tong)的計算(suan)軟件(jian)中采用了不同(tong)的計算标(biao)準SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來計(ji)算天(tian)然氣的相(xiang)對密(mi)度Gr、流(liu)出系數C和(he)壓縮系(xi)數Fz,對于(yu)輸差的影(ying)響也是非(fei)常(chang)大的,三(san)者分别(bie)相(xiang)差約0.15%、05%和0.75%。.
　　在(zai)此不得不(bu)提到的一(yi)點是(shi),天然(ran)氣的(de)相對(dui)密度(du)Gr與天(tian)然氣(qi)的組分密切相(xiang)關,而管道(dao)中的(de)天然氣組分時(shi)刻都在(zai)變(bian)化,相對密(mi)度Gr的值也(ye)随之(zhi)不斷的變(bian)化。因(yin)此(ci),應采用(yong)由組(zu)分(fen)分析儀(yi)實時采集後經(jing)計算(suan)軟件算出的值參與計算(suan)，而不是由人工(gong)周期(qi)性(xing)輸人的(de)值來(lai)進行(hang)計算(suan)。如果(guo)管道内的(de)天然(ran)氣的(de)組分(fen)不穩(wen)定(ding)，那(na)麽對(dui)輸差的影(ying)響是非常大(da)的。
2.5附加(jia)誤差造成(cheng)的影響标準(zhun)
　　節流裝(zhuang)置在使用現場,其實際(ji)測量誤(wu)差往(wang)往(wang)超過基(ji)本誤(wu)差(cha),根本原(yuan)因就是現(xian)場使(shi)用條(tiao)件(jian)比實驗(yan)室條件複(fu)雜的多，流(liu)量(liang)公式中(zhong)的兩個變(bian)量C、e和(he)三個實測值d、P、AP,在(zai)現場使用(yong)條件(jian)下都可(ke)能産生(sheng)附加(jia)誤差(cha),因此(ci)，附加(jia)誤差(cha)是不(bu)可避(bi)免(mian)的(de),但是我們(men)可(ke)以(yi)通過(guo)以下手段努力去降(jiang)低(di)附(fu)加誤(wu)差:
(1)嚴格按照标準要求進行設(she)計、計算、制(zhi)造、安(an)裝、使(shi)用檢(jian)驗等(deng)工作(zuo);
(2)加(jia)強(qiang)計量管理,加(jia)強對計(ji)量裝(zhuang)置、儀表、管(guan)路等檢(jian)查、維護(hu)、保養(yang)檢定(ding);
(3)避免(mian)出現(xian)故障狀态(tai)或不符合(he)标準(zhun)規定(ding)的計量運(yun)行狀态(tai)。
2.6設(she)計、制(zhi)造和安(an)裝對輸(shu)差的影響
(1)孔闆(pan)流量(liang)計(ji)的安裝(zhuang)及現場工(gong)藝管線的(de)安(an)裝(zhuang)應完(wan)全符(fu)合國(guo)家标(biao)準SY/T6143-2004或(huo)SY/T6143-1996中的要求(qiu)。
(2)計算軟件的計算公(gong)式中(zhong),測量(liang)管直徑D和(he)孔闆(pan)直徑(jing)d應用檢驗(yan)證書上(shang)的實測(ce)直徑,而不(bu)應該(gai)用出廠(chang)時(shi)的标稱直徑,尤(you)其是(shi)孔闆直徑(jing),一定要使(shi)用實(shi)測值(zhi),否則,計算(suan)後所産生(sheng)的誤差是(shi)非常大的(de)。經估(gu)算,測(ce)量管直徑(jing)相差1mm,最終計算(suan)出的氣體流量(liang)相差約0.25%;而孔闆(pan)的直(zhi)徑相差1mm,則(ze)造成的誤(wu)差将會更大(da)。
(3)測(ce)量管(guan)直徑(jing)D和孔闆直(zhi)徑d的(de)确定(ding)應該(gai)遵循(xun)“β≥0.1≤0.75的(de)範(fan)圍内(nei)"這一原則，否則(ze)會造(zao)成(cheng)孔闆前(qian)後差(cha)壓(ya)過(guo)大或(huo)者過(guo)小。
(4)孔(kong)闆下遊氣(qi)流(liu)的(de)絕對(dui)靜壓和孔闆上(shang)遊氣流(liu)的(de)絕對(dui)靜壓之比(bi)應大于0.75,即(ji)孔闆前後(hou)的差(cha)壓值不可過大(da),因(yin)爲前面(mian)已經估算(suan)過,差壓值的(de)誤差對(dui)計量(liang)的影響非常之(zhi)大(da)。
(5)各(ge)現場(chang)儀表應工(gong)作在量程範圍的10%~90%内(nei)，更不能超量程(cheng)工作(zuo),否(fou)則很難(nan)保證儀(yi)表(biao)的測(ce)量精(jing)度(du)。
(6)供需雙(shuang)方流(liu)量計計算(suan)的精度不(bu)同,主(zhu)要體現在流量(liang)計算(suan)機處理器(qi)的性(xing)能(neng)和(he)計算程序(xu)在數據處(chu)理過程(cheng)中所保(bao)留的有效(xiao)位數(shu)兩方面(mian)。建(jian)議采(cai)用32位(wei)或更高性(xing)能的處(chu)理器并(bing)按照(zhao)經驗(yan)值表(biao)或SY/T6143-2004中(zhong)的數值修約方(fang)法來(lai)規範(fan)數據(ju)處(chu)理(li)的精(jing)度。
(7)由(you)于(yu)各現場(chang)儀表的靈(ling)敏度(du)有限(xian)，控制系統(tong)每次對(dui)現場數(shu)據的(de)采(cai)集也存(cun)在一定(ding)的(de)時間(jian)間隔,所以(yi),下遊(you)用戶應(ying)盡(jin)可能(neng)的保(bao)證平穩用(yong)氣,盡(jin)量避(bi)免用氣量(liang)在短.時間(jian)内出現大(da)幅度(du)的波(bo)動。
3建議.
　　從(cong)上面(mian)的(de)分(fen)析可知,天(tian)然氣計量(liang)過程(cheng)中出現誤(wu)差是在所難免(mian)的，而且(qie)有(you)許多是不(bu)可(ke)避免的(de)誤差(cha)。所以(yi)供需(xu)雙方(fang)都應本着(zhe)誠信友好的态(tai)度,面(mian)對問(wen)題協(xie)商解(jie)決,努(nu)力将誤差降至最低(di)。對孔闆流量計(ji)計量(liang)過程(cheng)中造(zao)成誤差的現象(xiang)采用(yong)如下(xia)幾點(dian)建議:
3.1軟(ruan)件(jian)方面
(1)計算軟件中大(da)氣壓參(can)數(shu)的設(she)定應(ying)盡可能以(yi)當地(di)大氣(qi)壓爲(wei)準,而(er)不(bu)應取标(biao)準大氣(qi)壓(ya)0.0981MPa;
(2)計算(suan)軟件(jian)中計量的(de)測量管管(guan)徑應(ying)以實測值爲依(yi)據,而(er)不應(ying)用标(biao)稱值(zhi);
(3)計算軟件(jian)中天(tian)然(ran)氣(qi)的相(xiang)對密(mi)度最好能(neng)采用實(shi)時(shi)采集(ji)并計(ji)算(suan)出的值(zhi)，盡可能少(shao)采用(yong)周期性計算并(bing)由人(ren)工(gong)輸(shu)人的(de)方式。
3.2孔闆孔徑(jing)和差(cha)壓計(ji)方面(mian)現舉(ju)
　　例(li)說(shuo)明:假(jia)如某站(zhan)計(ji)量測(ce)量管和孔(kong)闆的(de)實測直徑(jing)D和d分(fen)别爲198.45mm和147.455mm,這(zhe)使得(de)β=d/D=0.743,已經非常接近(jin)國家(jia)标準中“β≥0.10≤0.75"規(gui)定的上限,很難保證在計量過(guo)程中不産(chan)生附(fu)加誤差。所(suo)以建(jian)議,應将計(ji)量孔(kong)闆由(you)實測孔徑(jing)爲147.466mm更(geng)換爲(wei)孔徑爲133.693mm的(de)标(biao)準孔闆(pan)(此時,β值(zhi)減(jian)小到(dao)0.674)。這樣(yang)可(ke)保證計(ji)量的正(zheng)确(que)率減(jian)少誤差(cha)。
　　另外,假(jia)如采(cai)用雙(shuang)路供(gong)氣,供氣方(fang)和使(shi)用方根據各自(zi)實際(ji)情況(kuang),二路(lu)流量計孔(kong)闆的(de)采用(yong)參(can)數設定(ding)應按規定(ding)标準(zhun)盡可能(neng)保(bao)持一(yi)緻,并(bing)采用(yong)同量程的差(cha)壓計,避(bi)免單(dan)路(lu)供氣時孔闆上下遊的(de)差壓超(chao)限工作(zuo),出現(xian)計(ji)量誤差(cha)。
4結語
　　經過(guo)分析和努(nu)力(li),我們基(ji)本掌(zhang)握了(le)國家标準SY/T6143-2004中所規定(ding)的孔(kong)闆計(ji)量天然氣流(liu)量的方(fang)法。通(tong)過(guo)一定的(de)計算(suan),對供氣和(he)用氣雙方(fang)存在(zai)的輸差(cha)問(wen)題作(zuo)了一(yi)個(ge)粗略的(de)判斷(duan),知(zhi)道(dao)了輸(shu)差存在(zai)的(de)原因(yin)，使我(wo)們在(zai)工作(zuo)當中(zhong)盡量(liang)使誤差減(jian)少到(dao)最小(xiao)。但是,天然氣計量系(xi)統(tong)是--個相(xiang)當複(fu)雜(za)且(qie)存在許多(duo)不(bu)确(que)定因(yin)素的系(xi)統(tong),誤差(cha)在所(suo)難免，希望(wang)供需雙方能本着誠信友好的(de)合作态度,及時地發現問題并(bing)協商解決(jue)。

以上(shang)内容(rong)源于網絡(luo)，如有侵(qin)權(quan)聯系(xi)即删(shan)除!