長(zhǎng)輸管道天然氣輸差控制研究

鄭維興

摘 要：我國(guó)能源供給結(jié)構(gòu)不斷深入調(diào)整，天然氣在一次能源供應(yīng)中占比不斷攀升，長(zhǎng)距離管道輸氣中輸差問(wèn)題的存在制約了天然氣輸送運(yùn)維水平的繼續(xù)提升，因而研究并解決長(zhǎng)距離管道輸送天然氣的輸差問(wèn)題并進(jìn)行解決與控制對(duì)于天然氣未來(lái)的繼續(xù)投入使用有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：天然氣;長(zhǎng)距離管道;輸差問(wèn)題;控制

1 天然氣長(zhǎng)距離管道輸送輸差概述

據(jù)估計(jì)，2018年我國(guó)天然氣消費(fèi)量超過(guò)2766億立方米，而根據(jù)當(dāng)前發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行估計(jì)，到2040年，天然氣在我國(guó)能源供應(yīng)中的占比應(yīng)能達(dá)到25%，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)2017年底6.6%和2018年的8%，因而在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間范圍內(nèi)國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)還將不斷增長(zhǎng)，因而天然氣傳輸與供應(yīng)工作任務(wù)壓力也在不斷增大。天然氣長(zhǎng)距離管道輸送輸差問(wèn)題指的是在長(zhǎng)距離管道輸送過(guò)程中，傳輸?shù)接脩舻匿N售計(jì)量量與提供到管網(wǎng)系統(tǒng)的供給計(jì)量量之間存在有較大的差值，這個(gè)差值的存在使得天然氣供給項(xiàng)目存在有較大的管理風(fēng)險(xiǎn)，造成資源和資金的浪費(fèi)，制約著管網(wǎng)項(xiàng)目運(yùn)維能力的進(jìn)一步提升，是長(zhǎng)距離管道輸送天然氣項(xiàng)目運(yùn)維單位必須要協(xié)調(diào)解決并加以控制的問(wèn)題之一。

2 天然氣長(zhǎng)輸管道輸差原因機(jī)理及對(duì)應(yīng)控制措施

以某長(zhǎng)距離管道輸送工程為例，天然氣的供給流程一般為：天然氣氣站—集輸管網(wǎng)—輸氣干線—壓氣站—輸氣支線—分配站—調(diào)壓計(jì)量站—用戶等過(guò)程，為了保證天然氣運(yùn)輸?shù)挠行蛐?，在集輸管網(wǎng)、壓氣站、調(diào)壓計(jì)量站等多個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置有計(jì)量?jī)x器進(jìn)行計(jì)量，對(duì)天然氣的輸送量進(jìn)行計(jì)算，而前后計(jì)量差值即所謂輸差。通過(guò)天然氣輸送過(guò)程及各天然氣供氣項(xiàng)目調(diào)查，可以總結(jié)出造成輸差現(xiàn)象的原因主要集中在計(jì)量?jī)x表設(shè)備方面、自然環(huán)境因素方面、管網(wǎng)余氣計(jì)算方面、管網(wǎng)意外泄放等等，以下對(duì)其輸差產(chǎn)生機(jī)理及對(duì)應(yīng)控制措施進(jìn)行探討。

2.1 計(jì)量?jī)x表設(shè)備方面

雖然目前國(guó)內(nèi)主要天然氣長(zhǎng)距離管道輸送項(xiàng)目已經(jīng)普及了自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集計(jì)量設(shè)備，但在實(shí)際運(yùn)維過(guò)程中，很多場(chǎng)站的計(jì)量設(shè)備計(jì)量精度標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，或者在進(jìn)行計(jì)量過(guò)程中存在有部分儀表設(shè)備故障偏差等情況，雖然對(duì)于單次流量計(jì)量而言沒(méi)有太大影響，但在大體量長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行中，計(jì)量精度的差距往往會(huì)累積放大導(dǎo)致計(jì)量設(shè)備計(jì)量數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)有較大的偏差，由此導(dǎo)致前后計(jì)量偏差。因而在實(shí)踐中，一方面是加強(qiáng)對(duì)計(jì)量?jī)x表的維護(hù)管理，定期強(qiáng)檢調(diào)校，保證可靠好用，另一方面是采用高精度計(jì)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量，盡量采用自動(dòng)化連續(xù)化智能化儀表系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)量，以降低人員工作負(fù)擔(dān)。

2.2 自然環(huán)境因素方面

主要指的是溫度的影響。對(duì)于天然氣計(jì)量?jī)x表而言，無(wú)論采用超聲波流量計(jì)還是渦輪流量計(jì)又或者腰輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)等等其在計(jì)量過(guò)程中都不可避免的會(huì)受到溫度因素的影響。由于天然氣輸送過(guò)程中是氣相組態(tài)輸送，因而根據(jù)氣體平衡方程：

PV=nRT，

同等量的天然氣在不同的溫度作用下（輸送中管網(wǎng)壓力基本保持不變）其體積顯示有著較大的區(qū)別，而體積顯示無(wú)疑是當(dāng)前計(jì)量?jī)x器進(jìn)行計(jì)量的主要計(jì)量參數(shù)，因而就會(huì)導(dǎo)致計(jì)量值與實(shí)際值之間出現(xiàn)有較大的差距。特別是我國(guó)西北地區(qū)晝夜溫差較大，計(jì)量參數(shù)本身存在有較大的偏差，加之在進(jìn)行管網(wǎng)計(jì)量時(shí)，進(jìn)管網(wǎng)處與出管網(wǎng)處溫度差距較大，因而也使得輸差的大量存在。雖然溫度變化對(duì)于天然氣管網(wǎng)的計(jì)量工作產(chǎn)生較大影響，但也并不能為了保證計(jì)量的準(zhǔn)確性就強(qiáng)制要求所有管網(wǎng)必須進(jìn)行保溫和伴熱處理，在進(jìn)行計(jì)量時(shí)可采用考慮溫度影響的差異化計(jì)量方式，將各個(gè)計(jì)量點(diǎn)檢測(cè)數(shù)值與即時(shí)溫度進(jìn)行聯(lián)合整定分析，從而匯總成相對(duì)可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)，減少影響。

2.3 管網(wǎng)余氣計(jì)算方面

管網(wǎng)存氣計(jì)算一般用經(jīng)驗(yàn)估算公式進(jìn)行計(jì)算：

該計(jì)算公示并未考慮到管網(wǎng)存氣量受到溫度變化影響導(dǎo)致體積出現(xiàn)波動(dòng)，因而出現(xiàn)有較大的輸差存在。在進(jìn)行計(jì)量計(jì)算時(shí)，應(yīng)優(yōu)化管網(wǎng)余氣計(jì)算方式，如：

其中PCP'表示計(jì)算終點(diǎn)時(shí)刻管線平均絕對(duì)壓力，Z'表示計(jì)算終點(diǎn)時(shí)壓縮系數(shù)，TCP'表示計(jì)算終點(diǎn)時(shí)管線平均溫度?？紤]了管線溫度變化影響之后，其管網(wǎng)余氣量計(jì)算的精確度才相對(duì)較高。

2.4 管網(wǎng)意外泄放

天然氣管網(wǎng)的意外泄放是輸差存在的一個(gè)重要原因，這個(gè)也是特別需要進(jìn)行管控的地方。泄放方式主要有四種：第一種是沿線閥門(mén)、連接處等出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，導(dǎo)致天然氣意外泄放;第二種是檢修或者設(shè)備切換產(chǎn)生的意外泄放;第三種是意外事故如火災(zāi)爆炸事故導(dǎo)致的意外泄放;第四種是線路沿線偷氣現(xiàn)象導(dǎo)致的意外泄放。對(duì)應(yīng)的控制手段主要有：①加強(qiáng)對(duì)沿線閥門(mén)、連接處的泄漏查找，在閥門(mén)組位置或高泄放可能性位置可設(shè)置在線檢測(cè)報(bào)警裝置;②設(shè)備檢修或切換時(shí)對(duì)局部管網(wǎng)余氣進(jìn)行收集，降低浪費(fèi);③加強(qiáng)安全管理，防止由于三違行為導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸事故;④加大對(duì)偷氣現(xiàn)象的打擊力度，捍衛(wèi)天然氣資源的正常運(yùn)輸秩序。

3 總結(jié)

論文主要針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)天然氣長(zhǎng)距離管道輸送過(guò)程中出現(xiàn)的輸差問(wèn)題進(jìn)行了探討和研究，從計(jì)量?jī)x表設(shè)備方面、自然環(huán)境因素方面、管網(wǎng)余氣計(jì)算方面、管網(wǎng)外泄放等方面進(jìn)行了輸差原因的探討并提出了對(duì)應(yīng)的控制對(duì)策，為天然氣長(zhǎng)距離管道輸差控制提供一定的參考意見(jiàn)和建議。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊詩(shī)怡.城市燃?xì)夤芫W(wǎng)計(jì)量輸差控制研究[D].成都：西南石油大學(xué)，2015.