天然氣流量積算儀校準與節能效果分析

董潔（大慶油田技術監督中心計量檢定測試所）

大慶油田加快了天然氣上產步伐，天然氣產量2019 年要達到45×108m3。天然氣產量得到了迅速發展，但目前天然氣計量工作跟不上發展需要，相對落后。各種流量積算儀在天然氣集輸過程中得到了廣泛的應用，但由于流量積算儀本身誤差的累計，造成天然氣上下游天然氣年度氣量結算出現較大的差距，本裝置主要就是針對現狀，于現場對流量積算儀顯示數據進行校準，從而為天然氣流量計量提供準確的數據支持。

1 流量積算儀的應用

天然氣計量對于天然氣的貿易結算來說，其準確性備受關注，天然氣的計量工作引起了人們的提別關注。最近幾年國內的計量技術發生了一些新的變化，未來國內的天然氣的計量工作會逐步實現智能化，并依靠網絡實現遠程儀表通信，做到實時監控，數據自動記錄和歸檔等[1-4]。因此檢定方式逐步以實際工況下的天然氣作為檢定介質，量值溯源初步實現從靜態單參數向動態多參數溯源發展。儀表選型使用的標準逐步從單一儀表向多元化儀表發展，針對不同的天然氣流量特點和工況條件選擇多元儀表進行流量測量，同時逐步實現對計量系統的數據進行全過程的監控管理[5]。

近年來，以微控技術為核心的智能流量積算儀已經在天然氣流量計量中得到了較為廣泛的應用，目前大慶油田的天然氣計量中主要以天然氣流量計算機系統和智能流量積算儀為主，其中智能流量積算儀以其體積小，投入小，功能強大，應用廣泛，可以同天然氣流量計配套使用。它具有溫度計壓力補償功能并對理想氣態定律進行補償，對天然氣的瞬時流量和累計流量進行計算并顯示。隨著采用高性能的微控器和集成化A/D 轉換電路，天然氣流量積算儀的測量精度也會大幅度提升，進而提高整個大慶油田的天然氣計量水平。

2 流量積算儀的原理及產生誤差分析

流量積算儀是應用普遍的一種智能型儀表，可以同多種傳感器或變送器配套使用。它最基本的原理就是采集現場的模擬量信號并轉換成數字信號，通過信號傳輸，經過微處理器進行相應的數學計算進而得出天然氣的瞬時流量和累計流量。也就是說該設備經過溫度變送、壓力變送、壓差變送將現場的溫度、壓力、壓差轉化為電信號。將該數值引入相關計算從而得出天然氣流量，見圖1。

圖1 天然氣流量積算儀基本原理

由于流量積算儀功能多，使用復雜，使用容易出現故障[6]。誤差主要來源于兩方面：一是信號轉換，因為現場的信號一般是電流信號，需將電流信號轉換成電壓信號進行引入計算，由于現場干擾較多，特別是電流衰減造成了誤差的產生；二是天然氣流量積算儀采用的計算方法，也就是計算軟件產生的誤差。

3 天然氣流量積算儀現場校準裝置

針對以上流量積算儀在計量中存在的問題，研發了天然氣流量積算儀校準裝置。該裝置為便攜式多路過程智能校驗裝置，可以實現在天然氣計量中同步輸出、同步測量多路信號；過程和數據處理軟件符合相關標準的要求，可以按照生產實際對相關參數進行調整和修改；實現多種信號接口的有效連接，消除測量過程中信號的干擾。同哈工大聯合開發的軟件，嚴格安裝國際標準編寫，并經過驗證，保證了天然氣流量軟件計算準確。該裝置簡易圖見圖2。在實際的校準工作中，采用將該設備并行到流量積算儀信號采集中，將流量積算儀顯示的數據同所研發的流量積算儀校準裝置顯示數據比較方法，采用相對誤差的計算方法，得到校準結果。

圖2 天然氣流量積算儀校準裝置簡易圖

4 流量積算儀校準裝置實際應用

計量是節能的基礎，是節能效果的重要的數據支撐，計量的準確程度直接影響到能耗水平。天然氣生產和輸送是天然氣能耗中的重要一環，只有提高計量水平，避免“氣糊涂”的產生，才能正確的對天然氣企業的能耗數據進行統計，對能耗真實水平分析和應用[6]。根據以上校準方法，對天然氣相關單位的天然氣流量積算儀進行了數據校準，為天然氣的計量工作提供了一種有效的現場校準方法。如在天然氣的輸送和銷售時，雙方對天然氣的流量存有異議，采用該裝置實地校準，經過測算，1 h累計天然氣誤差為2.66 m3，如1 年按照300 天，每天24 h 進行估算，天然氣1 年累計誤差為19 152 m3。實際問題得到了解決。表1 為校準數據。

表1 校準數據

5 結束語

經過流量積算儀校準裝置的標準計算，一年可以累計產生近2×104m3天然氣的計量誤差，因此要定期的開展天然氣流量積算儀校準工作，確保天然氣能源計量數據的準確可靠。只有天然氣上下游企業有可靠的計量數據，才能為天然氣相關企業優化產業結構，提高用能效率，優化工藝和設備，制定能源的量化管理。只有提高天然氣的計量工作，才能有效的避免“氣糊涂”的產生，確保天然氣能源計量的準確可靠，為相關企業的能源開展宏觀的科學調控起到重大的作用。