摘要(yao):結合國家(jiā)石油天然(rán)氣行業2004實(shi)行标準SY/T6143-2004對(duì)長榆天然(rán)氣管道供(gong)氣單位與(yu)用戶雙方(fang)氣量交接(jiē)中的孔闆(pǎn)流量計 計(ji)量誤差進(jin)行了一些(xiē)分析;其次(ci),通過一定(dìng)量的計算(suàn),分析了孔(kǒng)闆流量計(jì)計量中各(ge)參數和變(bian)量對計量(liàng)誤差的影(ying)響,并對誤(wù)差大小做(zuò)了一個粗(cū)略的估算(suàn);最後,結合(hé)所做的誤(wu)差分析,從(cong)個人角度(du)對孔闆計(jì)量裝置的(de)合理設置(zhi)談幾點粗(cu)淺的認識(shí),供同行業(ye)參考探讨(tǎo)。
　　目前，世界(jie)範圍内大(da)多數天然(ran)氣經過脫(tuō)硫、淨化處(chù)理後大都(dōu)采用長距(jù)離管道的(de)方式進行(háng)輸送,并采(cǎi)用标準孔(kong)闆流量計(jì)來計量。孔(kong)闆流量計(jì)在天然氣(qi)管道上的(de)應用相對(dui)來說是比(bǐ)較成熟可(ke)靠的。但是(shì),在我們實(shí)際工作當(dang)中,供氣方(fāng)和用氣方(fāng)在氣量交(jiāo)接中往往(wang)存在一定(dìng)的輸差,有(yǒu)時甚至輸(shū)差很大。所(suǒ)以,天然氣(qi)輸送的正(zheng)确計量不(bú)得不成爲(wèi)我們深人(rén)細緻研究(jiu)的問題，以(yǐ)減少供需(xu)雙方之間(jian)的經濟損(sǔn)失和不必(bi)要的矛盾(dun)。
1問題的提(tí)出
　　現以某(mǒu)供氣單位(wèi)和某用戶(hu)氣站爲例(li)，分析長期(qī)以來雙方(fāng)在氣量交(jiāo)接中所存(cun)在的計量(liang)誤差。供氣(qi)方采用二(èr)路供氣,2台(tái)“DANIEL"孔闆流量(liàng)計所計量(liàng)的輸氣量(liang)作爲主計(jì)量,用戶方(fang)的2台“DANIEL"超聲(sheng)波流量計(jì)(精度優于(yú)或等于0.5級(jí))所計量的(de)輸氣量爲(wei)監督。工作(zuò)中我們發(fā)現,雙方計(jì)量的輸氣(qi)量之間存(cun)在着較大(dà)的輸差,供(gong)氣方的孔(kong)闆流量計(jì)每日計量(liàng)的輸氣量(liang)比用戶方(fang)每日計量(liàng)的輸氣量(liang)多1.5x104m³~2.5x104m³,按每日(rì)平均輸氣(qì)2.5x106m3~2.6x106m3計算,相對(duì)輸差≤1%。雖然(ran)存在--定輸(shū)差,但在國(guó)家标準所(suo)規定的≤1%範(fan)圍之内,用(yong)戶方沒有(yǒu)太大的争(zhēng)議。但從今(jin).年4月開始(shi)，供氣方的(de)計量與用(yòng)氣方的計(jì)量誤差突(tū)然增大,相(xiang)對輸差增(zēng)加到5x104m³左右(you);日最大達(dá)到64461m³,相對輸(shu)差>2.4%,遠遠超(chao)過了GB/T18603-2001《天然(rán)氣計量系(xì)統技術要(yao)求》中所規(gui)定的“計量(liàng)貿易交接(jie)系統精度(du)定級符合(hé)A級(0.1)标準”，即(ji)貿易交接(jie)誤差應≤1%。此(ci)現象給用(yong)戶造成了(le)巨大的經(jing)濟損失。
根(gēn)據這一-現(xian)象,爲了找(zhǎo)出雙方計(jì)量誤差産(chǎn)生的原因(yin),雙方查閱(yuè)了大量關(guān)于天然氣(qi)計量、自動(dong)化儀表控(kong)制、天然氣(qi)流量計算(suan)标準等方(fang)面的技術(shu)資料,并對(duì)雙方流量(liang)計及工藝(yì)流程進行(háng)了一系列(liè)現場實地(dì)考察和驗(yàn)算後發現(xiàn)，供氣方的(de)孔闆流量(liàng)計計量系(xì)統中部分(fèn)參數設定(dìng)不合理,流(liú)量計孔闆(pan)使用不标(biāo)準規範;經(jing)雙方商議(yì)後,對方将(jiang)系統參數(shu)進行了修(xiū)改,同時更(geng)換了計量(liàng)孔闆，此後(hòu)的--個多月(yuè)中,雙方輸(shu)差最低降(jiàng)爲0.37%,而且-直(zhi)保持在1%以(yi)下。(雙方計(jì)量誤差的(de)計算數據(ju)限于篇幅(fú)和商業機(ji)密從略)。下(xia)面主要對(duì)計量誤差(cha)存在的原(yuán)因及避免(mian)和解決辦(bàn)法,做粗淺(qian)的分析僅(jin)供參考。
2輸(shu)差産生原(yuan)因的分析(xi)
　　在真實的(de)天然氣計(jì)量過程中(zhong),許多參數(shu)(如:壓力、溫(wēn)度流量等(deng))都是不斷(duan)變化的，所(suo)以,天然氣(qi)計量系統(tong)通常采用(yong)計算單位(wei)時間(如:秒(miao)、分)級的瞬(shun)時流量,然(ran)後累計得(dé)出日(周、月(yuè)、年)的輸氣(qi)量,但此過(guo)程非常複(fu)雜，計算量(liang)相當于天(tian)文數字，通(tong)常采用程(cheng)序和計算(suan)機來完成(cheng);對于我們(men)人工的計(jì)算,也隻能(néng)采取選用(yong)各參數的(de)日平均值(zhi),經有限次(ci)的計算後(hou)得出輸氣(qi)量的大概(gai)值。下面是(shi)天然氣流(liú)量的計算(suan)公式和參(can)數,各參數(shu)的計算精(jīng)度;見表1。
 
2.1天(tiān)然氣在标(biāo)準參比條(tiao)件下的體(ti)積流計算(suàn)公式:
 
qm-----天然(ran)氣在标準(zhǔn)參比條件(jiàn)下的體積(jī)流量;
Am-----體積(jī)流量計量(liàng)系數視采(cai)用計量單(dān)位而定。
秒(miǎo)體積流量(liàng)(m³.8-1)計量系數(shù)Am=3.1795x10-6;小時體積(ji)流量(m³.h-1)計量(liang)系數Amh=0.011446;日體(tǐ)積流量(m³.d-1)計(jì)量系數Amd=0.27471;
C----流(liú)出系數;
E----漸(jiàn)近速度系(xì)數;
d----孔闆開(kai)孔直徑,mm;
FG----相(xiang)對密度系(xi)數;
Ɛ----可膨脹(zhàng)性系數;.
Fx----超(chāo)壓縮系數(shù);
Fr---流動溫度(dù)系數;
P1----孔闆(pan)上遊側取(qǔ)壓孔氣流(liú)絕對靜壓(yā),MPa;
△p-----氣流流經(jing)孔闆時産(chǎn)生的差壓(yā),Pa。
　　天然氣計(jì)量誤差的(de)正确計算(suàn)是非常困(kùn)難的，也是(shi)極其複雜(za)的,基本上(shàng)沒有一個(ge)定量的概(gài)念,大多數(shù)隻能做定(ding)性分析。所(suǒ)以在此僅(jin)從以下幾(jǐ)方面對造(zào)成雙方輸(shū)差的原因(yin)做分析:
2.2壓(ya)力對輸差(cha)的影響
2.2.1當(dang)地大氣壓(yā)對輸差的(de)影響
　　不同(tóng)的地區由(yóu)于海拔高(gao)度不同,大(dà)氣壓力也(yě)不相同,-般(bān)标準的大(dà)氣壓爲0.0981MPa。假(jia)如所在地(dì)區大氣壓(yā)爲0.0890MPa。而系統(tong)計算軟件(jiàn)中當地大(dà)氣壓按标(biāo)準的0.0981MPa參數(shù)代入來計(jì)算流量,是(shi)絕對不行(hang)的,經估算(suàn),這樣會使(shi)雙方的輸(shū)差增大約(yuē)0.5%。
2.2.2差壓對輸(shū)差的影響(xiǎng)
　　差壓計長(zhang)時間工作(zuo)後,其内部(bù)的霍爾元(yuán)件會發生(shēng)微小的形(xing)變,造成儀(yí)表的零點(dian)飄移(可正(zhèng)可負)。
我們(men)以量程爲(wei)60000Pa的差壓計(jì)爲例來作(zuò)--估算:
差壓(ya)計的輸出(chū)爲4mA~20mA的标準(zhun)電流信号(hao),.如果差壓(yā)計的零點(diǎn)飄移爲千(qian)分位上的(de)0.001,則所測得(dé)的差壓值(zhí)發生的變(biàn)化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如果(guǒ)将這一誤(wù)差代人到(dào)公式中計(ji)算流量,對(duì)流量所造(zao)成的誤差(chà)是巨大的(de),而且會直(zhí)接嚴重影(yǐng)響到雙方(fāng)計量的輸(shu)差。況且,零(ling)點飄移實(shi)際上很可(kě)能比0.001大許(xu)多倍。
所以(yi)，爲了避免(miǎn)零點飄移(yí)對計量造(zào)成重大影(ying)響，必須定(ding)期對差壓(yā)計進行零(líng)點的校驗(yàn)。
2.3溫度對輸(shū)差的影響(xiang)
　　計量過程(cheng)中,溫度對(duì)流量計所(suo)計量的天(tiān)然氣流量(liang)也有着非(fei)常大的影(yǐng)響，如果雙(shuang)方中的某(mǒu)-方溫度變(biàn)送器測量(liàng)的溫度不(bú)準确，在其(qí)它情況相(xiàng)同的條件(jiàn)下,溫度每(měi)相差1C,計量(liàng)的輸氣量(liang)相差約0.5%。所(suǒ)以,定期對(dui)溫度測量(liang)裝置的校(xiào)驗也是非(fei)常有必要(yào)的，以減少(shǎo)輸差。
2.4不同(tóng)的計算标(biao)準對輸差(cha)的影響
　　假(jia)如計量系(xi)統的計算(suan)軟件中采(cǎi)用了不同(tóng)的計算标(biāo)準SY/T6143-2004與SY/T6143-1996來計(jì)算天然氣(qi)的相對密(mi)度Gr、流出系(xi)數C和壓縮(suo)系數Fz,對于(yú)輸差的影(yǐng)響也是非(fei)常大的,三(san)者分别相(xiàng)差約0.15%、05%和0.75%。.
　　在(zai)此不得不(bú)提到的一(yī)點是,天然(rán)氣的相對(duì)密度Gr與天(tiān)然氣的組(zǔ)分密切相(xiàng)關,而管道(dao)中的天然(rán)氣組分時(shí)刻都在變(biàn)化,相對密(mì)度Gr的值也(ye)随之不斷(duan)的變化。因(yīn)此,應采用(yong)由組分分(fen)析儀實時(shí)采集後經(jīng)計算軟件(jian)算出的值(zhí)參與計算(suan)，而不是由(yóu)人工周期(qī)性輸人的(de)值來進行(háng)計算。如果(guo)管道内的(de)天然氣的(de)組分不穩(wěn)定，那麽對(duì)輸差的影(yǐng)響是非常(cháng)大的。
2.5附加(jia)誤差造成(cheng)的影響标(biāo)準
　　節流裝(zhuang)置在使用(yòng)現場,其實(shí)際測量誤(wù)差往往超(chao)過基本誤(wù)差,根本原(yuan)因就是現(xian)場使用條(tiáo)件比實驗(yan)室條件複(fú)雜的多，流(liú)量公式中(zhōng)的兩個變(biàn)量C、e和三個(ge)實測值d、P、AP,在(zài)現場使用(yong)條件下都(dōu)可能産生(shēng)附加誤差(chà),因此，附加(jia)誤差是不(bu)可避免的(de),但是我們(men)可以通過(guò)以下手段(duàn)努力去降(jiang)低附加誤(wù)差:
(1)嚴格按(àn)照标準要(yao)求進行設(she)計、計算、制(zhì)造、安裝、使(shǐ)用檢驗等(deng)工作;
(2)加強(qiáng)計量管理(lǐ),加強對計(ji)量裝置、儀(yi)表、管路等(děng)檢查、維護(hu)、保養檢定(dìng);
(3)避免出現(xiàn)故障狀态(tài)或不符合(he)标準規定(ding)的計量運(yun)行狀态。
2.6設(she)計、制造和(he)安裝對輸(shū)差的影響(xiang)
(1)孔闆流量(liang)計的安裝(zhuāng)及現場工(gōng)藝管線的(de)安裝應完(wán)全符合國(guo)家标準SY/T6143-2004或(huo)SY/T6143-1996中的要求(qiu)。
(2)計算軟件(jian)的計算公(gong)式中,測量(liang)管直徑D和(he)孔闆直徑(jing)d應用檢驗(yàn)證書上的(de)實測直徑(jing),而不應該(gai)用出廠時(shi)的标稱直(zhi)徑,尤其是(shì)孔闆直徑(jing),一定要使(shi)用實測值(zhí),否則,計算(suan)後所産生(shēng)的誤差是(shì)非常大的(de)。經估算,測(ce)量管直徑(jing)相差1mm,最終(zhong)計算出的(de)氣體流量(liang)相差約0.25%;而(er)孔闆的直(zhi)徑相差1mm,則(ze)造成的誤(wu)差将會更(gèng)大。
(3)測量管(guan)直徑D和孔(kǒng)闆直徑d的(de)确定應該(gāi)遵循“β≥0.1≤0.75的範(fàn)圍内"這一(yi)原則，否則(zé)會造成孔(kǒng)闆前後差(chà)壓過大或(huò)者過小。
(4)孔(kǒng)闆下遊氣(qi)流的絕對(duì)靜壓和孔(kong)闆上遊氣(qì)流的絕對(dui)靜壓之比(bi)應大于0.75,即(ji)孔闆前後(hòu)的差壓值(zhi)不可過大(da),因爲前面(miàn)已經估算(suan)過,差壓值(zhí)的誤差對(dui)計量的影(ying)響非常之(zhi)大。
(5)各現場(chang)儀表應工(gong)作在量程(chéng)範圍的10%~90%内(nèi)，更不能超(chao)量程工作(zuo),否則很難(nan)保證儀表(biao)的測量精(jīng)度。
(6)供需雙(shuāng)方流量計(jì)計算的精(jing)度不同,主(zhǔ)要體現在(zai)流量計算(suan)機處理器(qì)的性能和(he)計算程序(xù)在數據處(chù)理過程中(zhōng)所保留的(de)有效位數(shu)兩方面。建(jian)議采用32位(wei)或更高性(xing)能的處理(lǐ)器并按照(zhào)經驗值表(biǎo)或SY/T6143-2004中的數(shu)值修約方(fāng)法來規範(fan)數據處理(li)的精度。
(7)由(you)于各現場(chang)儀表的靈(ling)敏度有限(xiàn)，控制系統(tong)每次對現(xian)場數據的(de)采集也存(cún)在一定的(de)時間間隔(gé),所以,下遊(you)用戶應盡(jin)可能的保(bao)證平穩用(yong)氣,盡量避(bi)免用氣量(liàng)在短.時間(jiān)内出現大(da)幅度的波(bo)動。
3建議.
　　從(cóng)上面的分(fèn)析可知,天(tiān)然氣計量(liang)過程中出(chū)現誤差是(shi)在所難免(miǎn)的，而且有(you)許多是不(bú)可避免的(de)誤差。所以(yi)供需雙方(fang)都應本着(zhe)誠信友好(hao)的态度,面(mian)對問題協(xié)商解決,努(nu)力将誤差(chà)降至最低(di)。對孔闆流(liu)量計計量(liang)過程中造(zao)成誤差的(de)現象采用(yòng)如下幾點(dian)建議:
3.1軟件(jian)方面
(1)計算(suàn)軟件中大(da)氣壓參數(shu)的設定應(yīng)盡可能以(yǐ)當地大氣(qi)壓爲準,而(ér)不應取标(biāo)準大氣壓(yā)0.0981MPa;
(2)計算軟件(jian)中計量的(de)測量管管(guǎn)徑應以實(shi)測值爲依(yī)據,而不應(ying)用标稱值(zhi);
(3)計算軟件(jiàn)中天然氣(qi)的相對密(mì)度最好能(néng)采用實時(shi)采集并計(ji)算出的值(zhí)，盡可能少(shao)采用周期(qi)性計算并(bìng)由人工輸(shu)人的方式(shi)。
3.2孔闆孔徑(jing)和差壓計(jì)方面現舉(jǔ)
　　例說明:假(jia)如某站計(ji)量測量管(guǎn)和孔闆的(de)實測直徑(jìng)D和d分别爲(wei)198.45mm和147.455mm,這使得(dé)β=d/D=0.743,已經非常(chang)接近國家(jia)标準中“β≥0.10≤0.75"規(guī)定的上限(xian),很難保證(zheng)在計量過(guo)程中不産(chan)生附加誤(wù)差。所以建(jiàn)議,應将計(jì)量孔闆由(you)實測孔徑(jing)爲147.466mm更換爲(wei)孔徑爲133.693mm的(de)标準孔闆(pǎn)(此時,β值減(jian)小到0.674)。這樣(yàng)可保證計(jì)量的正确(que)率減少誤(wù)差。
　　另外,假(jia)如采用雙(shuang)路供氣,供(gòng)氣方和使(shǐ)用方根據(jù)各自實際(jì)情況,二路(lu)流量計孔(kong)闆的采用(yòng)參數設定(dìng)應按規定(ding)标準盡可(ke)能保持一(yi)緻,并采用(yòng)同量程的(de)差壓計,避(bi)免單路供(gòng)氣時孔闆(pan)上下遊的(de)差壓超限(xiàn)工作,出現(xiàn)計量誤差(cha)。
4結語
　　經過(guò)分析和努(nǔ)力,我們基(jī)本掌握了(le)國家标準(zhǔn)SY/T6143-2004中所規定(dìng)的孔闆計(jì)量天然氣(qì)流量的方(fāng)法。通過一(yi)定的計算(suàn),對供氣和(he)用氣雙方(fāng)存在的輸(shū)差問題作(zuo)了一個粗(cu)略的判斷(duàn),知道了輸(shū)差存在的(de)原因，使我(wo)們在工作(zuo)當中盡量(liang)使誤差減(jian)少到最小(xiǎo)。但是,天然(ran)氣計量系(xi)統是--個相(xiàng)當複雜且(qiě)存在許多(duo)不确定因(yīn)素的系統(tong),誤差在所(suǒ)難免，希望(wàng)供需雙方(fang)能本着誠(chéng)信友好的(de)合作态度(du),及時地發(fā)現問題并(bing)協商解決(jue)。

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