摘要(yào):結合國(guo)家石油(yóu)天然氣(qi)行業2004實(shí)行标準(zhun)SY/T6143-2004對長榆(yu)天然氣(qi)管道供(gòng)氣單位(wei)與用戶(hu)雙方氣(qi)量交接(jiē)中的孔(kong)闆流量(liang)計 計量(liàng)誤差進(jin)行了一(yī)些分析(xi);其次,通(tong)過一定(ding)量的計(ji)算,分析(xī)了孔闆(pǎn)流量計(ji)計量中(zhōng)各參數(shu)和變量(liang)對計量(liàng)誤差的(de)影響,并(bing)對誤差(cha)大小做(zuo)了一個(gè)粗略的(de)估算;最(zui)後,結合(hé)所做的(de)誤差分(fèn)析,從個(gè)人角度(dù)對孔闆(pan)計量裝(zhuāng)置的合(he)理設置(zhì)談幾點(dian)粗淺的(de)認識,供(gong)同行業(ye)參考探(tan)讨。
　　目前(qian)，世界範(fan)圍内大(dà)多數天(tian)然氣經(jing)過脫硫(liu)、淨化處(chù)理後大(da)都采用(yong)長距離(li)管道的(de)方式進(jin)行輸送(sòng),并采用(yòng)标準孔(kong)闆流量(liang)計來計(jì)量。孔闆(pǎn)流量計(ji)在天然(rán)氣管道(dào)上的應(yīng)用相對(duì)來說是(shì)比較成(cheng)熟可靠(kào)的。但是(shi),在我們(men)實際工(gong)作當中(zhong),供氣方(fāng)和用氣(qì)方在氣(qì)量交接(jiē)中往往(wang)存在一(yi)定的輸(shu)差,有時(shi)甚至輸(shū)差很大(dà)。所以,天(tian)然氣輸(shū)送的正(zheng)确計量(liang)不得不(bú)成爲我(wǒ)們深人(ren)細緻研(yán)究的問(wèn)題，以減(jian)少供需(xu)雙方之(zhi)間的經(jing)濟損失(shi)和不必(bì)要的矛(máo)盾。
1問題(tí)的提出(chu)
　　現以某(mǒu)供氣單(dan)位和某(mǒu)用戶氣(qi)站爲例(li)，分析長(zhǎng)期以來(lái)雙方在(zài)氣量交(jiāo)接中所(suo)存在的(de)計量誤(wu)差。供氣(qì)方采用(yòng)二路供(gòng)氣,2台“DANIEL"孔(kong)闆流量(liàng)計所計(ji)量的輸(shu)氣量作(zuo)爲主計(jì)量,用戶(hù)方的2台(tai)“DANIEL"超聲波(bō)流量計(ji)(精度優(you)于或等(děng)于0.5級)所(suǒ)計量的(de)輸氣量(liang)爲監督(du)。工作中(zhōng)我們發(fā)現,雙方(fāng)計量的(de)輸氣量(liang)之間存(cun)在着較(jiào)大的輸(shu)差,供氣(qi)方的孔(kǒng)闆流量(liang)計每日(ri)計量的(de)輸氣量(liàng)比用戶(hu)方每日(ri)計量的(de)輸氣量(liàng)多1.5x104m³~2.5x104m³,按每(měi)日平均(jun1)輸氣2.5x106m3~2.6x106m3計(jì)算,相對(dui)輸差≤1%。雖(suī)然存在(zài)--定輸差(cha),但在國(guó)家标準(zhun)所規定(dìng)的≤1%範圍(wei)之内,用(yòng)戶方沒(méi)有太大(da)的争議(yi)。但從今(jīn).年4月開(kai)始，供氣(qì)方的計(jì)量與用(yòng)氣方的(de)計量誤(wù)差突然(rán)增大,相(xiàng)對輸差(cha)增加到(dào)5x104m³左右;日(ri)最大達(da)到64461m³,相對(dui)輸差>2.4%,遠(yuǎn)遠超過(guo)了GB/T18603-2001《天然(ran)氣計量(liàng)系統技(jì)術要求(qiú)》中所規(guī)定的“計(jì)量貿易(yi)交接系(xì)統精度(dù)定級符(fu)合A級(0.1)标(biāo)準”，即貿(mào)易交接(jie)誤差應(ying)≤1%。此現象(xiàng)給用戶(hu)造成了(le)巨大的(de)經濟損(sun)失。
根據(jù)這一-現(xiàn)象,爲了(le)找出雙(shuang)方計量(liàng)誤差産(chan)生的原(yuán)因,雙方(fāng)查閱了(le)大量關(guān)于天然(rán)氣計量(liàng)、自動化(hua)儀表控(kòng)制、天然(ran)氣流量(liang)計算标(biao)準等方(fang)面的技(jì)術資料(liào),并對雙(shuang)方流量(liang)計及工(gong)藝流程(chéng)進行了(le)一系列(liè)現場實(shí)地考察(chá)和驗算(suan)後發現(xian)，供氣方(fāng)的孔闆(pan)流量計(ji)計量系(xì)統中部(bu)分參數(shù)設定不(bu)合理,流(liú)量計孔(kong)闆使用(yòng)不标準(zhun)規範;經(jing)雙方商(shāng)議後,對(duì)方将系(xì)統參數(shù)進行了(le)修改,同(tóng)時更換(huan)了計量(liang)孔闆，此(cǐ)後的--個(ge)多月中(zhōng),雙方輸(shū)差最低(dī)降爲0.37%,而(er)且-直保(bao)持在1%以(yi)下。(雙方(fāng)計量誤(wu)差的計(ji)算數據(ju)限于篇(piān)幅和商(shāng)業機密(mì)從略)。下(xià)面主要(yao)對計量(liang)誤差存(cun)在的原(yuán)因及避(bi)免和解(jie)決辦法(fa),做粗淺(qian)的分析(xī)僅供參(cān)考。
2輸差(cha)産生原(yuan)因的分(fèn)析
　　在真(zhen)實的天(tiān)然氣計(ji)量過程(chéng)中,許多(duō)參數(如(ru):壓力、溫(wen)度流量(liang)等)都是(shì)不斷變(bian)化的，所(suo)以,天然(ran)氣計量(liang)系統通(tōng)常采用(yong)計算單(dan)位時間(jiān)(如:秒、分(fèn))級的瞬(shùn)時流量(liang),然後累(lei)計得出(chū)日(周、月(yue)、年)的輸(shu)氣量,但(dàn)此過程(cheng)非常複(fú)雜，計算(suàn)量相當(dang)于天文(wen)數字，通(tōng)常采用(yong)程序和(hé)計算機(ji)來完成(cheng);對于我(wǒ)們人工(gōng)的計算(suan),也隻能(néng)采取選(xuǎn)用各參(cān)數的日(ri)平均值(zhi),經有限(xian)次的計(ji)算後得(dé)出輸氣(qì)量的大(da)概值。下(xia)面是天(tian)然氣流(liu)量的計(ji)算公式(shi)和參數(shù),各參數(shu)的計算(suàn)精度;見(jiàn)表1。
 
2.1天然(rán)氣在标(biāo)準參比(bǐ)條件下(xià)的體積(jī)流計算(suan)公式:
 
qm-----天(tian)然氣在(zai)标準參(can)比條件(jian)下的體(ti)積流量(liang);
Am-----體積流(liu)量計量(liang)系數視(shi)采用計(ji)量單位(wei)而定。
秒(miǎo)體積流(liu)量(m³.8-1)計量(liang)系數Am=3.1795x10-6;小(xiǎo)時體積(ji)流量(m³.h-1)計(ji)量系數(shu)Amh=0.011446;日體積(jī)流量(m³.d-1)計(jì)量系數(shù)Amd=0.27471;
C----流出系(xi)數;
E----漸近(jin)速度系(xì)數;
d----孔闆(pǎn)開孔直(zhi)徑,mm;
FG----相對(duì)密度系(xì)數;
Ɛ----可膨(péng)脹性系(xi)數;.
Fx----超壓(ya)縮系數(shu);
Fr---流動溫(wen)度系數(shu);
P1----孔闆上(shang)遊側取(qǔ)壓孔氣(qi)流絕對(dui)靜壓,MPa;
△p-----氣(qì)流流經(jing)孔闆時(shi)産生的(de)差壓,Pa。
　　天(tiān)然氣計(ji)量誤差(cha)的正确(que)計算是(shi)非常困(kùn)難的，也(ye)是極其(qi)複雜的(de),基本上(shàng)沒有一(yi)個定量(liang)的概念(niàn),大多數(shù)隻能做(zuò)定性分(fen)析。所以(yǐ)在此僅(jin)從以下(xià)幾方面(mian)對造成(chéng)雙方輸(shu)差的原(yuan)因做分(fèn)析:
2.2壓力(lì)對輸差(cha)的影響(xiǎng)
2.2.1當地大(da)氣壓對(dui)輸差的(de)影響
　　不(bú)同的地(dì)區由于(yú)海拔高(gāo)度不同(tong),大氣壓(ya)力也不(bú)相同,-般(ban)标準的(de)大氣壓(yā)爲0.0981MPa。假如(rú)所在地(di)區大氣(qi)壓爲0.0890MPa。而(ér)系統計(ji)算軟件(jian)中當地(dì)大氣壓(yā)按标準(zhun)的0.0981MPa參數(shu)代入來(lái)計算流(liu)量,是絕(jue)對不行(hang)的,經估(gu)算,這樣(yàng)會使雙(shuāng)方的輸(shu)差增大(da)約0.5%。
2.2.2差壓(yā)對輸差(chà)的影響(xiǎng)
　　差壓計(jì)長時間(jian)工作後(hòu),其内部(bù)的霍爾(er)元件會(hui)發生微(wēi)小的形(xing)變,造成(cheng)儀表的(de)零點飄(piao)移(可正(zhèng)可負)。
我(wo)們以量(liàng)程爲60000Pa的(de)差壓計(jì)爲例來(lai)作--估算(suan):
差壓計(ji)的輸出(chu)爲4mA~20mA的标(biāo)準電流(liú)信号,.如(rú)果差壓(yā)計的零(líng)點飄移(yi)爲千分(fen)位上的(de)0.001,則所測(cè)得的差(chà)壓值發(fā)生的變(bian)化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75Pa.
　　如(ru)果将這(zhe)一誤差(chà)代人到(dào)公式中(zhong)計算流(liu)量,對流(liu)量所造(zao)成的誤(wu)差是巨(jù)大的,而(er)且會直(zhi)接嚴重(zhòng)影響到(dao)雙方計(ji)量的輸(shū)差。況且(qie),零點飄(piāo)移實際(jì)上很可(ke)能比0.001大(dà)許多倍(bèi)。
所以，爲(wei)了避免(mian)零點飄(piāo)移對計(ji)量造成(chéng)重大影(ying)響，必須(xu)定期對(duì)差壓計(jì)進行零(ling)點的校(xiào)驗。
2.3溫度(du)對輸差(cha)的影響(xiang)
　　計量過(guo)程中,溫(wen)度對流(liú)量計所(suǒ)計量的(de)天然氣(qi)流量也(yě)有着非(fei)常大的(de)影響，如(rú)果雙方(fang)中的某(mǒu)-方溫度(du)變送器(qì)測量的(de)溫度不(bu)準确，在(zài)其它情(qing)況相同(tong)的條件(jian)下,溫度(du)每相差(cha)1C,計量的(de)輸氣量(liang)相差約(yue)0.5%。所以,定(ding)期對溫(wēn)度測量(liang)裝置的(de)校驗也(yě)是非常(chang)有必要(yào)的，以減(jian)少輸差(chà)。
2.4不同的(de)計算标(biao)準對輸(shū)差的影(yǐng)響
　　假如(ru)計量系(xì)統的計(ji)算軟件(jian)中采用(yòng)了不同(tong)的計算(suàn)标準SY/T6143-2004與(yu)SY/T6143-1996來計算(suan)天然氣(qì)的相對(duì)密度Gr、流(liu)出系數(shu)C和壓縮(suō)系數Fz,對(dui)于輸差(chà)的影響(xiang)也是非(fei)常大的(de),三者分(fèn)别相差(cha)約0.15%、05%和0.75%。.
　　在(zài)此不得(dé)不提到(dào)的一點(dian)是,天然(rán)氣的相(xiàng)對密度(dù)Gr與天然(ran)氣的組(zǔ)分密切(qie)相關,而(er)管道中(zhōng)的天然(ran)氣組分(fèn)時刻都(dōu)在變化(huà),相對密(mi)度Gr的值(zhi)也随之(zhi)不斷的(de)變化。因(yin)此,應采(cǎi)用由組(zǔ)分分析(xi)儀實時(shí)采集後(hòu)經計算(suàn)軟件算(suan)出的值(zhí)參與計(ji)算，而不(bu)是由人(ren)工周期(qi)性輸人(ren)的值來(lái)進行計(jì)算。如果(guǒ)管道内(nèi)的天然(ran)氣的組(zǔ)分不穩(wěn)定，那麽(me)對輸差(cha)的影響(xiang)是非常(chang)大的。
2.5附(fù)加誤差(cha)造成的(de)影響标(biao)準
　　節流(liu)裝置在(zai)使用現(xian)場,其實(shí)際測量(liang)誤差往(wǎng)往超過(guo)基本誤(wù)差,根本(ben)原因就(jiu)是現場(chǎng)使用條(tiáo)件比實(shi)驗室條(tiáo)件複雜(zá)的多，流(liu)量公式(shi)中的兩(liang)個變量(liàng)C、e和三個(gè)實測值(zhí)d、P、AP,在現場(chang)使用條(tiáo)件下都(dou)可能産(chan)生附加(jia)誤差,因(yīn)此，附加(jiā)誤差是(shì)不可避(bì)免的,但(dan)是我們(men)可以通(tong)過以下(xià)手段努(nu)力去降(jiàng)低附加(jiā)誤差:
(1)嚴(yan)格按照(zhào)标準要(yào)求進行(háng)設計、計(ji)算、制造(zao)、安裝、使(shi)用檢驗(yàn)等工作(zuo);
(2)加強計(jì)量管理(lǐ),加強對(dui)計量裝(zhuang)置、儀表(biǎo)、管路等(děng)檢查、維(wei)護、保養(yang)檢定;
(3)避(bi)免出現(xian)故障狀(zhuàng)态或不(bú)符合标(biao)準規定(ding)的計量(liàng)運行狀(zhuang)态。
2.6設計(ji)、制造和(he)安裝對(duì)輸差的(de)影響
(1)孔(kong)闆流量(liang)計的安(an)裝及現(xian)場工藝(yì)管線的(de)安裝應(ying)完全符(fú)合國家(jia)标準SY/T6143-2004或(huo)SY/T6143-1996中的要(yao)求。
(2)計算(suàn)軟件的(de)計算公(gong)式中,測(cè)量管直(zhí)徑D和孔(kǒng)闆直徑(jìng)d應用檢(jiǎn)驗證書(shu)上的實(shi)測直徑(jing),而不應(yīng)該用出(chu)廠時的(de)标稱直(zhí)徑,尤其(qi)是孔闆(pan)直徑,一(yī)定要使(shi)用實測(cè)值,否則(zé),計算後(hòu)所産生(sheng)的誤差(cha)是非常(chang)大的。經(jing)估算,測(cè)量管直(zhí)徑相差(cha)1mm,最終計(jì)算出的(de)氣體流(liu)量相差(cha)約0.25%;而孔(kong)闆的直(zhí)徑相差(cha)1mm,則造成(chéng)的誤差(chà)将會更(gèng)大。
(3)測量(liang)管直徑(jìng)D和孔闆(pǎn)直徑d的(de)确定應(yīng)該遵循(xún)“β≥0.1≤0.75的範圍(wéi)内"這一(yī)原則，否(fǒu)則會造(zao)成孔闆(pan)前後差(cha)壓過大(da)或者過(guò)小。
(4)孔闆(pǎn)下遊氣(qì)流的絕(jué)對靜壓(yā)和孔闆(pǎn)上遊氣(qi)流的絕(jué)對靜壓(yā)之比應(ying)大于0.75,即(ji)孔闆前(qián)後的差(cha)壓值不(bú)可過大(dà),因爲前(qian)面已經(jīng)估算過(guò),差壓值(zhi)的誤差(cha)對計量(liàng)的影響(xiǎng)非常之(zhī)大。
(5)各現(xiàn)場儀表(biao)應工作(zuo)在量程(cheng)範圍的(de)10%~90%内，更不(bu)能超量(liang)程工作(zuo),否則很(hěn)難保證(zhèng)儀表的(de)測量精(jīng)度。
(6)供需(xu)雙方流(liu)量計計(ji)算的精(jing)度不同(tong),主要體(ti)現在流(liu)量計算(suan)機處理(li)器的性(xìng)能和計(jì)算程序(xu)在數據(jù)處理過(guò)程中所(suo)保留的(de)有效位(wei)數兩方(fāng)面。建議(yì)采用32位(wèi)或更高(gāo)性能的(de)處理器(qì)并按照(zhao)經驗值(zhí)表或SY/T6143-2004中(zhong)的數值(zhi)修約方(fāng)法來規(guī)範數據(jù)處理的(de)精度。
(7)由(you)于各現(xiàn)場儀表(biao)的靈敏(min)度有限(xian)，控制系(xi)統每次(cì)對現場(chang)數據的(de)采集也(ye)存在一(yi)定的時(shí)間間隔(gé),所以,下(xià)遊用戶(hù)應盡可(kě)能的保(bao)證平穩(wen)用氣,盡(jìn)量避免(miǎn)用氣量(liang)在短.時(shi)間内出(chū)現大幅(fu)度的波(bo)動。
3建議(yì).
　　從上面(mian)的分析(xī)可知,天(tiān)然氣計(ji)量過程(cheng)中出現(xian)誤差是(shi)在所難(nán)免的，而(ér)且有許(xǔ)多是不(bu)可避免(mian)的誤差(chà)。所以供(gong)需雙方(fāng)都應本(ben)着誠信(xin)友好的(de)态度,面(mian)對問題(ti)協商解(jiě)決,努力(li)将誤差(chà)降至最(zuì)低。對孔(kong)闆流量(liàng)計計量(liang)過程中(zhong)造成誤(wu)差的現(xiàn)象采用(yòng)如下幾(ji)點建議(yi):
3.1軟件方(fang)面
(1)計算(suan)軟件中(zhōng)大氣壓(yā)參數的(de)設定應(yīng)盡可能(néng)以當地(di)大氣壓(yā)爲準,而(er)不應取(qǔ)标準大(da)氣壓0.0981MPa;
(2)計(jì)算軟件(jiàn)中計量(liang)的測量(liang)管管徑(jìng)應以實(shí)測值爲(wèi)依據,而(er)不應用(yong)标稱值(zhi);
(3)計算軟(ruan)件中天(tian)然氣的(de)相對密(mi)度最好(hǎo)能采用(yòng)實時采(cai)集并計(jì)算出的(de)值，盡可(kě)能少采(cǎi)用周期(qi)性計算(suan)并由人(ren)工輸人(ren)的方式(shi)。
3.2孔闆孔(kǒng)徑和差(cha)壓計方(fang)面現舉(jǔ)
　　例說明(míng):假如某(mou)站計量(liàng)測量管(guan)和孔闆(pǎn)的實測(ce)直徑D和(hé)d分别爲(wèi)198.45mm和147.455mm,這使(shi)得β=d/D=0.743,已經(jing)非常接(jie)近國家(jiā)标準中(zhong)“β≥0.10≤0.75"規定的(de)上限,很(hěn)難保證(zheng)在計量(liang)過程中(zhōng)不産生(sheng)附加誤(wu)差。所以(yi)建議,應(yīng)将計量(liang)孔闆由(you)實測孔(kong)徑爲147.466mm更(geng)換爲孔(kong)徑爲133.693mm的(de)标準孔(kǒng)闆(此時(shi),β值減小(xiǎo)到0.674)。這樣(yàng)可保證(zhèng)計量的(de)正确率(lü)減少誤(wu)差。
　　另外(wài),假如采(cǎi)用雙路(lu)供氣,供(gòng)氣方和(hé)使用方(fang)根據各(ge)自實際(jì)情況,二(er)路流量(liang)計孔闆(pan)的采用(yong)參數設(shè)定應按(an)規定标(biāo)準盡可(kě)能保持(chi)一緻,并(bìng)采用同(tong)量程的(de)差壓計(ji),避免單(dan)路供氣(qi)時孔闆(pǎn)上下遊(yóu)的差壓(yā)超限工(gong)作,出現(xian)計量誤(wu)差。
4結語(yu)
　　經過分(fen)析和努(nǔ)力,我們(men)基本掌(zhǎng)握了國(guo)家标準(zhǔn)SY/T6143-2004中所規(guī)定的孔(kong)闆計量(liang)天然氣(qi)流量的(de)方法。通(tong)過一定(ding)的計算(suan),對供氣(qi)和用氣(qi)雙方存(cun)在的輸(shu)差問題(tí)作了一(yi)個粗略(luè)的判斷(duàn),知道了(le)輸差存(cun)在的原(yuán)因，使我(wo)們在工(gong)作當中(zhōng)盡量使(shǐ)誤差減(jian)少到最(zui)小。但是(shi),天然氣(qi)計量系(xì)統是--個(gè)相當複(fu)雜且存(cún)在許多(duo)不确定(ding)因素的(de)系統,誤(wu)差在所(suo)難免，希(xi)望供需(xu)雙方能(néng)本着誠(cheng)信友好(hǎo)的合作(zuò)态度,及(jí)時地發(fā)現問題(ti)并協商(shāng)解決。

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