試論天然氣計(jì)量管理計(jì)量?jī)x表與輸差控制

摘 要:天然氣的輸送、銷售作為天然氣工業(yè)生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，其經(jīng)營(yíng)、管理的效果是人們都關(guān)心的焦點(diǎn)。本文擬就輸差、管理、儀表與輸差控制等問(wèn)題談一點(diǎn)體會(huì)和看法。

關(guān)鍵詞:天然氣計(jì)量管理計(jì)量?jī)x表輸差控制

中圖分類號(hào):TE8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)07(c)-0104-02

1 引言

天然氣是帶壓管道輸送的，其流量是針對(duì)通過(guò)管道某一橫截面而言的。供需雙方之間輸送天然氣的多少，是通過(guò)安裝在輸氣管道上的流量測(cè)量裝置的計(jì)量數(shù)據(jù)確定的。這個(gè)流量計(jì)量數(shù)據(jù)也是衡量單位生產(chǎn)技術(shù)水平一項(xiàng)重要基礎(chǔ)資料。作為輸出部門，天然氣是產(chǎn)品，作為用氣部門，天然氣是原料或能源，其計(jì)量值的準(zhǔn)確、可靠和統(tǒng)一直接關(guān)系到原料的消耗、產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源和成本核算等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。因此，天然氣流量計(jì)量是企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理中一項(xiàng)日常進(jìn)行的、重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。準(zhǔn)確的計(jì)量天然氣流量可以適時(shí)的改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本、確保安全生產(chǎn)、合理經(jīng)營(yíng)管理和提高經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益[1，2]。

天然氣的輸送、銷售作為天然氣工業(yè)生產(chǎn)的最后環(huán)節(jié)，其經(jīng)營(yíng)、管理的效果是人們都關(guān)心的焦點(diǎn)。而輸差又是人們關(guān)注的重要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。輸差的確切含義是什么，它與那些因素有關(guān)，在當(dāng)前技術(shù)及管理現(xiàn)狀的條件下輸差可控額度為多少等等問(wèn)題，也是經(jīng)營(yíng)管理人員經(jīng)常討論的話提。本文擬就輸差、管理、儀表與輸差控制等問(wèn)題談一點(diǎn)體會(huì)和看法。

2 輸差的含義及產(chǎn)生的原因

顧名思義，輸差就是天然氣的量值經(jīng)輸送產(chǎn)生的差值。按物質(zhì)不滅定律，只要輸送管道無(wú)泄漏，輸差應(yīng)該等于零。然而，由于量值是用儀表測(cè)量出來(lái)的，有測(cè)量就會(huì)有誤差。另外，由于壓力的變化，管內(nèi)存儲(chǔ)會(huì)發(fā)生變化。所以輸入、輸出的量值就產(chǎn)生差值。去掉管線漏失和存儲(chǔ)量變化的因素，輸差主要應(yīng)該由計(jì)量誤差來(lái)決定。計(jì)量誤差有正、有負(fù)，當(dāng)輸出計(jì)量的數(shù)據(jù)大于輸入計(jì)量數(shù)據(jù)時(shí)便出現(xiàn)氣越輸越多，管線能產(chǎn)氣的怪現(xiàn)象。輸差產(chǎn)生的原因很多，與設(shè)備誤差、儀器的儀表選型、環(huán)境誤差、測(cè)量誤差、管線段，氣體溫度、壓力變化的影響等有直接關(guān)系。隨著科學(xué)水平的提高和人們的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的豐富，誤差可以被控制的愈來(lái)愈小，但不能使誤差消失[3]。

3 天然氣的計(jì)量概述

在日常生活中，人們通過(guò)感覺(jué)器官悟察事物存在某種程度上的差異。”量”是現(xiàn)場(chǎng)、物體或者物質(zhì)可以定性區(qū)別和定量確定的一種屬性，每一種具有這種性質(zhì)的即為一個(gè)“量”。計(jì)數(shù)是人們掌握和表示“量”的最簡(jiǎn)單方法。人們也可以通過(guò)所研究的量與特定量的比值測(cè)得宏觀物體的質(zhì)量、體積等連續(xù)的量。為了定量表示同類量的值，必須有一個(gè)量作為比較的基礎(chǔ)。這種約定選取的特定量，則稱為計(jì)量單位。有了計(jì)量單位，測(cè)量的結(jié)果才有意義。

天然氣是氣體，氣體和液體都富于流動(dòng)性，故合稱它們?yōu)榱黧w，其流量測(cè)量有許多相似之處。流體的流量測(cè)量指的是測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一橫截面的流體量。流量以質(zhì)量表示時(shí)，稱為“質(zhì)量流量”;以體積表示時(shí)，稱為“體積流量”以能量表示時(shí)，稱為“能量流量”[4]。

3.1 體積流量測(cè)量

體積流量測(cè)量方法是流體流量測(cè)量技術(shù)中典型的間接測(cè)量法。因?yàn)榱黧w密度受壓力、溫度的變化而有變化。在大氣壓力下，如果溫度每變化10℃，對(duì)液體體積流量影響較小，其誤差在±1％以下，對(duì)氣體體積流量影響就教大，其影響程度也視距臨界等溫線的距離而定。對(duì)于天然氣如果不考慮溫度對(duì)其體積流量的影響，假設(shè)溫度每變化10℃即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度由20℃降到10℃，氣流溫度由15℃上升到25℃，則給體積流量的誤差帶來(lái)-3.3％左右的誤差，如果是反向變化也就產(chǎn)生正誤差。

3.2 流量測(cè)量

在流體的流量測(cè)量中，對(duì)于液體體積流量如果要求測(cè)量的準(zhǔn)確度不很高，且溫度變化不大，溫度的一向也就可以忽略不計(jì)。而對(duì)氣體的體積流量測(cè)量其溫度就必須考慮。

流量計(jì)量是通過(guò)流量測(cè)量而得到的，流量測(cè)量是流量計(jì)量的手段和基礎(chǔ)，然而由于流量是由質(zhì)量、長(zhǎng)度、溫度、時(shí)間等基本量的綜合導(dǎo)出量，是在流體流動(dòng)過(guò)程中測(cè)得的，具有導(dǎo)出性、綜合性和動(dòng)態(tài)性，要測(cè)準(zhǔn)它十分困難。特別是氣體又因具有很大的壓縮性和膨脹性，又增大了一層難度。而且由于流動(dòng)狀態(tài)的偏差，就會(huì)增加流量測(cè)量的附加誤差。

3.3 能量測(cè)量

天然氣的能量測(cè)量在我國(guó)還沒(méi)有得到廣泛的使用，只是在我國(guó)南海崖13-1井使用，輸往香港九龍電力工程公司，能量計(jì)算可以由標(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量乘以發(fā)熱量Hs來(lái)計(jì)算。誤差產(chǎn)生主要是天然氣標(biāo)準(zhǔn)摻比條件的不同，能量換算考慮的是在溫度0℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況一個(gè)大氣壓，質(zhì)量換算則是15℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況一個(gè)大氣壓，兩者相比誤差，會(huì)有4％的誤差。

4 我國(guó)天然氣計(jì)量交接方式與所用儀表分析

在氣田與輸氣公司的交接中，目前有兩種交接方式，分別為質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量。普遍采用的是流量計(jì)計(jì)量貿(mào)易交接。天然氣輸氣管線大流量計(jì)量則多采用標(biāo)準(zhǔn)孔板法，計(jì)量手段較單一，并且還有一些天然氣計(jì)量站采用標(biāo)準(zhǔn)孔板配雙波紋管差壓計(jì)用求積儀確定天然氣的流量，其準(zhǔn)確度和可靠性都處于較低水平。近年各油氣田大力推廣可換孔板節(jié)流裝置配智能顯示儀(流量計(jì)算機(jī))進(jìn)行壓力、溫度、密度補(bǔ)償，無(wú)論準(zhǔn)確度或可靠性都得到較大的提高。

天然氣輸氣干線所需的流量計(jì)主要特點(diǎn)為高壓(2MPa)，大口徑(DN50-DN60 0.5級(jí)以上)，按照即將制定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求”規(guī)定了配備的流量技術(shù)要求。

目前國(guó)內(nèi)外采用的輸氣干線流量計(jì)主要有三種類型：孔板流量計(jì)，渦街流量計(jì)和旋進(jìn)旋渦流量計(jì)。

使用氣體流量計(jì)的目的是確定氣體的“量”，-理想的是確定其質(zhì)量，因?yàn)槠淞恐凳怯蓚鬟f的氣體質(zhì)量確定的。但是最容易傳感氣體性質(zhì)的是流經(jīng)流量計(jì)時(shí)溫度、壓力條件下的氣體體積。所有這些流量計(jì)都給出體積量，用計(jì)量條件下相對(duì)于氣體的約定真值定義示值誤差。以下就幾種流量計(jì)的特點(diǎn)及性能做以介紹。

4．1 孔板流量計(jì)

我國(guó)天然氣計(jì)量目前仍是傳統(tǒng)的差壓式儀表占主要地位。據(jù)調(diào)查，在石油天然氣行業(yè)，采用孔板流量計(jì)作貿(mào)易計(jì)量的約占95％以上，大部分是國(guó)產(chǎn)表。

孔板流量計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn):(1)適用于較大口徑管道的計(jì)量(目前口徑大于DN600的流量計(jì)一般只能選用孔板)。(2)無(wú)可動(dòng)部件，耐用。(3)應(yīng)用歷史悠久，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最全。(4)制造相對(duì)容易，價(jià)格便宜。

缺點(diǎn)是:(1)測(cè)量范圍(量程比)窄，為3:l，且合理使用的流量是滿量程的30％～80％。(2)壓力損失最大，可達(dá)25％～50％。(3)計(jì)量準(zhǔn)確度受安裝條件影響很大。(4)前后直管段要求長(zhǎng)(據(jù)SY／T6143—1996規(guī)定，β=0．5時(shí)，弱擾動(dòng)至少為前14D，后6D;強(qiáng)擾動(dòng)至少為前40D，后6D)，占地面積大。(5)計(jì)量準(zhǔn)確度受人為因素影響大。(6)不能直讀出計(jì)量結(jié)果，使用不便。與孔板流量計(jì)配套的檢測(cè)儀表主要類型有:機(jī)械式儀表、電動(dòng)單元組合儀表、微機(jī)型儀表。CWD-430型雙波紋管差壓計(jì)是典型的機(jī)械式儀表，目前在我國(guó)油氣田應(yīng)用仍十分廣泛。中規(guī)模的天然氣貿(mào)易計(jì)量幾乎全用這種儀表，這也是國(guó)內(nèi)孔板流量計(jì)的主要配套方式。這種儀表系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資少，但準(zhǔn)確度低，人為影響因素多，附加誤差大，測(cè)量參數(shù)不能遠(yuǎn)傳，不便集中管理，是一種相當(dāng)落后的計(jì)量方法。

電動(dòng)單元組合儀表一般由差壓、壓力、溫度變送器及三筆記錄儀構(gòu)成，由人工或由長(zhǎng)圖求積儀對(duì)三個(gè)參數(shù)取值后進(jìn)行流量計(jì)算。這種流量計(jì)量模式與機(jī)械式儀表基本相同，取值過(guò)程中也會(huì)有附加誤差，投資和維修費(fèi)用相對(duì)高。但由于采用了變送器，信號(hào)可遠(yuǎn)傳，便于集中控制。

微機(jī)型儀表由積算儀或計(jì)算機(jī)代替了上述的記錄儀，信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理，按國(guó)標(biāo)公式計(jì)算得出計(jì)量結(jié)果。這一配套技術(shù)提高了自動(dòng)化水平和計(jì)量準(zhǔn)確度。

4.2 渦街流量計(jì)

它無(wú)可動(dòng)部件，量程寬，在石化行業(yè)應(yīng)用較廣，在油氣田氣體貿(mào)易計(jì)量中也有適量應(yīng)用。但由于其對(duì)雷諾數(shù)有要求:Re≥4000，使得使用范圍受到限制。國(guó)內(nèi)渦街流量計(jì)大多采用應(yīng)力式壓電晶體檢測(cè)元件，抗干擾性能差，不適合在有振動(dòng)干擾的管網(wǎng)中應(yīng)用，作貿(mào)易計(jì)量的可靠性差。而且未進(jìn)行天然氣壓縮因子的修正，隨著流經(jīng)流量計(jì)壓力的增大，流量計(jì)的誤差也增加，例如在0．5MPa(絕壓)、i0℃，就有1.0％的誤差，因此，推廣量也很少。

4.3 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

最近幾年來(lái)，旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在一些油田伴生氣計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用。DN25～DN200口徑的流量計(jì)在油田的計(jì)量間、中轉(zhuǎn)站常可見(jiàn)到。這種流量計(jì)與渦街流量計(jì)有相似之處，流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，無(wú)機(jī)械磨損，不會(huì)有卡、堵現(xiàn)象，測(cè)量流量比較大，更換檢測(cè)元件不需要標(biāo)定，由于它的結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、使用方便，在石油、化工等內(nèi)部計(jì)量，特別是在系統(tǒng)總計(jì)量中得以應(yīng)用。一般情況下誤差在1.05％之間，隨著微電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，可以預(yù)料它在天然氣計(jì)量中將是一個(gè)很有發(fā)展前途的流量計(jì)。

5 計(jì)量管理與輸差控制思考與建議

對(duì)于油田的石器計(jì)量來(lái)說(shuō)，由于氣源入口計(jì)量器具大都采用孔板流量計(jì)，氣質(zhì)的密度對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性有較大影響，例如油田干氣與濕氣由于密度不同，將產(chǎn)生7．88％的誤差。

以上僅列出部分可能造成附加誤差的現(xiàn)象，但附加誤差的精確估計(jì)是非常困難的，也是極其復(fù)雜的，基本上沒(méi)有一個(gè)定量的概念，大多數(shù)只能做定性估計(jì)。對(duì)這一方面，有一些消除附加誤差的方法:(1)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算、制造、安裝、使用、檢驗(yàn)等工作;(2)加強(qiáng)計(jì)量管理，加強(qiáng)對(duì)計(jì)量裝置、儀表、管路等檢查、維護(hù)、保養(yǎng)、檢定;(3)避免出現(xiàn)故障狀態(tài)或不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的狀態(tài)。

所以我們應(yīng)該、加強(qiáng)計(jì)量管理，提高計(jì)量的工作質(zhì)量。計(jì)量工作不僅是一項(xiàng)具體的技術(shù)工作，而且也是一項(xiàng)管理工作，所以，提高計(jì)量機(jī)構(gòu)管理水平，也是保證工作質(zhì)量的重要因素。加強(qiáng)計(jì)量測(cè)試手段和方法的研究，為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化提供必要的計(jì)量測(cè)試保證。完善計(jì)量檢測(cè)體系，配齊、用好、管好計(jì)量器具，健全檢測(cè)手段:使用計(jì)量數(shù)據(jù)信息，使產(chǎn)品質(zhì)量、成本處于受控狀態(tài)，促進(jìn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的最佳實(shí)現(xiàn)。計(jì)量工作是質(zhì)量信號(hào)的一項(xiàng)復(fù)雜的過(guò)程，影響因素多，涉及面廣，要保證其工作質(zhì)量，只有做好上述幾方面的工作，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的“產(chǎn)品”，才能產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們做好輸差工作的核心是不斷強(qiáng)化企業(yè)的計(jì)量管理工作，向計(jì)量要效益，經(jīng)過(guò)努力，降低天然氣產(chǎn)銷差率，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，為企業(yè)扭虧增盈做出貢獻(xiàn)。在新的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，計(jì)量工作作為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的技術(shù)基礎(chǔ)，是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要手段。如何提高企業(yè)計(jì)量管理和技術(shù)水平，降低燃?xì)獾漠a(chǎn)銷差，仍是擺在我們面前的一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，需要我們更加努力地去探索。

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