摘要(yào):結合國家(jiā)石油天(tiān)然氣行(háng)業2004實行标準sy/t6143-2004對(duì)長榆天(tiān)然氣管(guǎn)道供(gòng)氣單位與(yǔ)用戶(hù)雙方(fāng)氣量交接(jiē)中的孔闆(pǎn)流量計 計量誤差進行了一些(xiē)分析;其次(cì),通過(guò)一定(dìng)量(liàng)的計算(suàn),分析了孔闆流(liú)量計計量中各(gè)參數和變(biàn)量對(duì)計量誤差的影(yǐng)響,并(bìng)對誤(wù)差大(dà)小做了一個粗(cū)略的估(gū)算(suàn);最後,結合(hé)所做的誤(wù)差分析(xī),從個人(rén)角度對(duì)孔(kǒng)闆計(jì)量裝置的合理設置談(tán)幾(jǐ)點粗淺的(de)認(rèn)識(shí),供同(tóng)行業參(cān)考探讨(tǎo)。
　　目(mù)前(qián)，世界(jiè)範圍(wéi)内大多數天(tiān)然(rán)氣經過脫(tuō)硫、淨(jìng)化處理後大都(dōu)采用長(zhǎng)距離管道的(de)方式進行(háng)輸送,并采用标準孔闆流量計(jì)來計量。孔(kǒng)闆流(liú)量計在天然氣(qì)管道上的應用相對(duì)來說(shuō)是比(bǐ)較成熟可靠的(de)。但是,在(zài)我們實際工作當中,供(gòng)氣(qì)方和用氣方(fāng)在氣(qì)量交(jiāo)接中(zhōng)往往存在(zài)一定(dìng)的輸差(chà),有時甚至輸(shū)差很大。所(suǒ)以,天然氣輸送(sòng)的正确計量不(bú)得不(bú)成爲我們深人細緻研究(jiū)的問(wèn)題(tí)，以(yǐ)減少(shǎo)供(gòng)需(xū)雙方之間(jiān)的經濟損失和不必要的矛盾(dùn)。
1問題的提出
　　現以某供氣單位(wèi)和某用戶(hù)氣站(zhàn)爲例，分析長(zhǎng)期以來(lái)雙方(fāng)在氣(qì)量交(jiāo)接中所存(cún)在的計量(liàng)誤差。供(gòng)氣方采用二(èr)路供氣,2台“daniel"孔(kǒng)闆(pǎn)流量計(jì)所計量(liàng)的輸(shū)氣量(liàng)作爲(wèi)主計(jì)量,用戶方(fāng)的(de)2台“daniel"超(chāo)聲波流(liú)量計(jì)(精度優于(yú)或等于0.5級)所計量的輸(shū)氣量爲監督。工作(zuò)中我們發(fā)現,雙(shuāng)方計(jì)量的輸氣(qì)量之間存在着(zhe)較大(dà)的輸差,供(gòng)氣方(fāng)的孔闆流量計(jì)每日(rì)計量(liàng)的輸(shū)氣量(liàng)比用戶方(fāng)每日計量的輸(shū)氣量(liàng)多1.5x104m³~2.5x104m³,按(àn)每日(rì)平均(jun1)輸氣2.5x106m3~2.6x106m3計算(suàn),相對(duì)輸(shū)差(chà)≤1%。雖然(rán)存在--定輸(shū)差,但(dàn)在國家(jiā)标準所規定的≤1%範圍之内,用戶方沒有(yǒu)太大的(de)争(zhēng)議。但從今.年4月開始，供氣方的計量(liàng)與用氣方的計量誤差突(tū)然增大,相對(duì)輸差增(zēng)加到5x104m³左右;日最大達到64461m³,相(xiàng)對輸(shū)差>2.4%,遠遠超(chāo)過了gb/t18603-2001《天然(rán)氣計量系(xì)統技術要求》中(zhōng)所規定的“計量(liàng)貿易交(jiāo)接(jiē)系統(tǒng)精度定級符合(hé)a級(0.1)标準”，即貿易交(jiāo)接(jiē)誤差應≤1%。此(cǐ)現象給用戶造(zào)成了巨大(dà)的經(jīng)濟損失(shī)。
根據這(zhè)一-現(xiàn)象,爲了找(zhǎo)出雙方計(jì)量誤差産生的原因(yīn),雙方查閱(yuè)了大(dà)量關(guān)于天然氣(qì)計量、自動(dòng)化儀(yí)表(biǎo)控制、天然氣(qì)流量計(jì)算标準(zhǔn)等方面的技術(shù)資料,并對(duì)雙方流量(liàng)計及工藝流程進(jìn)行了一(yī)系列(liè)現場實地(dì)考察和驗算後(hòu)發現(xiàn)，供氣方的(de)孔闆流量(liàng)計計(jì)量系統中部分(fèn)參數設定(dìng)不合(hé)理,流量計孔闆(pǎn)使用不(bú)标準規範;經(jīng)雙方(fāng)商議後,對方将(jiāng)系統(tǒng)參數進行了修(xiū)改,同時更(gèng)換了(le)計量(liàng)孔闆，此後(hòu)的--個(gè)多月中,雙(shuāng)方輸(shū)差最低降(jiàng)爲0.37%,而(ér)且-直保持(chí)在1%以(yǐ)下。(雙(shuāng)方計(jì)量誤差的(de)計算(suàn)數據(jù)限于(yú)篇幅(fú)和商業機密從(cóng)略)。下面主(zhǔ)要(yào)對計量誤差存在的原因(yīn)及避免和解決辦法,做(zuò)粗淺的分析僅(jǐn)供參(cān)考(kǎo)。
2輸差産(chǎn)生原(yuán)因的(de)分析(xī)
　　在真實(shí)的(de)天然氣計量過程中,許多參數(如:壓(yā)力、溫(wēn)度流量等(děng))都是不斷變化(huà)的，所以,天然氣(qì)計量(liàng)系統通常采用計算單位(wèi)時間(如:秒(miǎo)、分)級(jí)的瞬(shùn)時(shí)流量,然(rán)後累計得(dé)出日(rì)(周、月(yuè)、年(nián))的輸氣(qì)量,但此過程非(fēi)常複(fú)雜(zá)，計(jì)算量(liàng)相當(dāng)于天(tiān)文數(shù)字，通(tōng)常(cháng)采用程(chéng)序和(hé)計算(suàn)機來完成;對于我們(men)人工的計算,也(yě)隻能采(cǎi)取(qǔ)選用(yòng)各參數的日平均值,經(jīng)有(yǒu)限次的(de)計(jì)算後得出(chū)輸氣量(liàng)的大概(gài)值。下面是天然氣流量的計算(suàn)公式(shì)和參數,各(gè)參數的計算精(jīng)度;見(jiàn)表1。
 
2.1天然氣在标準(zhǔn)參(cān)比條(tiáo)件下的體積流(liú)計算公式(shì):
 
qm-----天然(rán)氣在标準參比條件下的體積(jī)流量;
am-----體積(jī)流量(liàng)計量(liàng)系(xì)數(shù)視采(cǎi)用計量單位而定。
秒(miǎo)體積(jī)流量(liàng)(m³.8-1)計量系數am=3.1795x10-6;小時(shí)體積流量(m³.h-1)計量(liàng)系數amh=0.011446;日體積流量(m³.d-1)計(jì)量系數amd=0.27471;
c----流(liú)出系數;
e----漸(jiàn)近速(sù)度系(xì)數(shù);
d----孔闆開孔直(zhí)徑(jìng),mm;
fg----相(xiàng)對密度系(xì)數(shù);
Ɛ----可膨脹(zhàng)性系(xì)數;.
fx----超壓縮系數;
fr---流(liú)動溫度(dù)系數;
p1----孔闆上遊側取壓孔氣流(liú)絕對靜(jìng)壓,mpa;
△p-----氣流(liú)流經孔闆時産(chǎn)生的差(chà)壓,pa。
　　天然氣計(jì)量誤(wù)差的(de)正确計算(suàn)是非常困難(nán)的，也是(shì)極其(qí)複雜(zá)的,基本上沒有一個(gè)定量的概(gài)念,大(dà)多數隻能(néng)做定(dìng)性分析(xī)。所以在此僅從以下幾(jǐ)方面對造(zào)成雙(shuāng)方輸(shū)差的原因做分析:
2.2壓(yā)力對輸差的影(yǐng)響
2.2.1當(dāng)地大氣壓(yā)對輸(shū)差(chà)的(de)影響(xiǎng)
　　不同(tóng)的地區由于海(hǎi)拔高度(dù)不(bú)同,大(dà)氣壓力也不相同,-般标準的大(dà)氣壓(yā)爲0.0981mpa。假如所(suǒ)在地區大(dà)氣壓(yā)爲0.0890mpa。而(ér)系統(tǒng)計算軟件(jiàn)中(zhōng)當地大(dà)氣壓(yā)按标(biāo)準的(de)0.0981mpa參數(shù)代入來計(jì)算流量,是(shì)絕對不行的,經估算(suàn),這樣會使雙方的輸(shū)差增(zēng)大約(yuē)0.5%。
2.2.2差壓對輸差的影響
　　差壓計長(zhǎng)時間(jiān)工作(zuò)後,其内部(bù)的霍爾元(yuán)件會發生微小(xiǎo)的形變,造成儀(yí)表的零(líng)點飄移(可正(zhèng)可負)。
我們(men)以量程(chéng)爲60000pa的差壓計(jì)爲例(lì)來作--估算:
差(chà)壓計的輸出爲(wèi)4ma~20ma的标準(zhǔn)電流信号,.如果(guǒ)差壓計的(de)零點飄移(yí)爲千分位上的0.001,則所測得(dé)的差壓值發生(shēng)的變化爲:
△=60000+[(20-4)x100]=3.75pa.
　　如果(guǒ)将這(zhè)一誤差代人到(dào)公式中計(jì)算流量,對流量(liàng)所造成的誤差(chà)是巨大(dà)的(de),而且(qiě)會直接(jiē)嚴重影(yǐng)響到雙方計量的輸差。況(kuàng)且,零(líng)點飄移實際上(shàng)很可(kě)能比(bǐ)0.001大許(xǔ)多倍(bèi)。
所以，爲了(le)避免(miǎn)零點飄移對計量造成重(zhòng)大影響，必須定(dìng)期對差壓(yā)計進行零點的(de)校驗(yàn)。
2.3溫度對輸(shū)差的(de)影(yǐng)響(xiǎng)
　　計量過程(chéng)中,溫度對流量計所計量(liàng)的天(tiān)然氣流(liú)量也有(yǒu)着非(fēi)常大的影(yǐng)響(xiǎng)，如果雙(shuāng)方中(zhōng)的某-方溫(wēn)度變(biàn)送器測量(liàng)的溫度不(bú)準确，在其(qí)它情況相(xiàng)同的條件下,溫度每(měi)相差1c,計量(liàng)的(de)輸氣量(liàng)相(xiàng)差(chà)約0.5%。所(suǒ)以,定期對溫度(dù)測量裝置的校(xiào)驗(yàn)也是非常有(yǒu)必要(yào)的，以減少(shǎo)輸差。
2.4不同的計算标(biāo)準對(duì)輸差(chà)的影響(xiǎng)
　　假如計量系統(tǒng)的計算(suàn)軟件中采(cǎi)用了不同的(de)計算标(biāo)準sy/t6143-2004與sy/t6143-1996來計(jì)算天然氣(qì)的相對密(mì)度gr、流出系數c和(hé)壓縮系數fz,對于輸差的影(yǐng)響也(yě)是非(fēi)常大的,三(sān)者分别相差約(yuē)0.15%、05%和0.75%。.
　　在此不得不(bú)提到的一(yī)點是(shì),天然氣(qì)的相對(duì)密度gr與天(tiān)然氣(qì)的組(zǔ)分(fèn)密切相(xiàng)關,而管(guǎn)道中的(de)天然氣組(zǔ)分時(shí)刻都在變化,相對密(mì)度gr的值也随之不斷的變(biàn)化。因此(cǐ),應采用(yòng)由組分分(fèn)析儀實時采集(jí)後經(jīng)計算軟件算出(chū)的值參與計算，而不是由人工(gōng)周期性輸人的(de)值來進(jìn)行(háng)計算(suàn)。如果(guǒ)管(guǎn)道(dào)内的(de)天然氣的(de)組分不穩(wěn)定，那麽對(duì)輸差的(de)影響(xiǎng)是(shì)非常大的。
2.5附加(jiā)誤差造成(chéng)的影(yǐng)響标(biāo)準(zhǔn)
　　節流裝(zhuāng)置在使用(yòng)現場,其實(shí)際(jì)測量(liàng)誤(wù)差往往超過基本誤差,根本原(yuán)因就(jiù)是現(xiàn)場使(shǐ)用條(tiáo)件比實驗(yàn)室條件(jiàn)複雜的(de)多，流量公式中(zhōng)的兩(liǎng)個變量c、e和(hé)三個(gè)實測值d、p、ap,在(zài)現場使(shǐ)用條件(jiàn)下都可(kě)能(néng)産生(shēng)附加誤差,因此(cǐ)，附加誤差是不(bú)可避免的(de),但是我們(men)可以通過(guò)以下手段(duàn)努力(lì)去降(jiàng)低(dī)附(fù)加誤(wù)差:
(1)嚴格(gé)按照标準要(yào)求(qiú)進行設(shè)計、計算、制(zhì)造、安(ān)裝、使用檢驗等(děng)工作;
(2)加強(qiáng)計量(liàng)管理,加強對計量裝置、儀(yí)表、管路等檢查、維護(hù)、保養檢定;
(3)避(bì)免(miǎn)出現故障狀态(tài)或不符(fú)合标準(zhǔn)規定(dìng)的計量運(yùn)行(háng)狀态。
2.6設計、制(zhì)造和(hé)安裝(zhuāng)對輸(shū)差的影響(xiǎng)
(1)孔闆(pǎn)流量(liàng)計(jì)的(de)安裝(zhuāng)及現(xiàn)場(chǎng)工藝管(guǎn)線的安(ān)裝應完(wán)全符合國家标(biāo)準sy/t6143-2004或sy/t6143-1996中的要求(qiú)。
(2)計算軟件(jiàn)的計(jì)算公式中,測量管直徑d和(hé)孔闆直徑d應用檢驗證書上的實測(cè)直徑(jìng),而不應該(gāi)用出廠時的标(biāo)稱直徑,尤其是(shì)孔闆(pǎn)直徑(jìng),一(yī)定(dìng)要使用(yòng)實(shí)測值(zhí),否則,計(jì)算後所(suǒ)産生(shēng)的(de)誤差是非常(cháng)大的(de)。經估(gū)算,測量管直徑(jìng)相差(chà)1mm,最終(zhōng)計算(suàn)出的氣(qì)體(tǐ)流量相差(chà)約0.25%;而孔闆(pǎn)的直徑相(xiàng)差1mm,則(zé)造成(chéng)的誤差(chà)将(jiāng)會更(gèng)大。
(3)測(cè)量管(guǎn)直徑d和孔闆直(zhí)徑d的(de)确定應該(gāi)遵循(xún)“β≥0.1≤0.75的範(fàn)圍内(nèi)"這一原(yuán)則，否則(zé)會造成孔(kǒng)闆前(qián)後差(chà)壓(yā)過大或(huò)者過小。
(4)孔闆下(xià)遊氣(qì)流(liú)的絕對(duì)靜壓和孔(kǒng)闆上遊氣流的絕對(duì)靜壓之比(bǐ)應大(dà)于0.75,即(jí)孔闆前後的差(chà)壓值(zhí)不可(kě)過大(dà),因爲前面(miàn)已經估(gū)算過,差壓值的(de)誤差對計量的影(yǐng)響非常之大。
(5)各現場(chǎng)儀表應工作在量程範圍的10%~90%内(nèi)，更不能超量程(chéng)工作,否(fǒu)則很難(nán)保證儀(yí)表的測(cè)量精度。
(6)供需(xū)雙(shuāng)方流量(liàng)計計算的精度不同,主(zhǔ)要體(tǐ)現在流量(liàng)計算(suàn)機處(chù)理器(qì)的性能和計算程序(xù)在數(shù)據處(chù)理過程中(zhōng)所保留的(de)有(yǒu)效位數(shù)兩方面。建議采(cǎi)用32位或更高性(xìng)能的(de)處理(lǐ)器并(bìng)按照經(jīng)驗值表(biǎo)或sy/t6143-2004中的數(shù)值修(xiū)約方法(fǎ)來規範(fàn)數據(jù)處理的精(jīng)度。
(7)由(yóu)于各現場(chǎng)儀表的靈敏度(dù)有限(xiàn)，控制(zhì)系統每次對現場數(shù)據的采(cǎi)集也存在一(yī)定(dìng)的(de)時間(jiān)間隔,所(suǒ)以,下遊(yóu)用戶應盡(jìn)可能的保證平穩用(yòng)氣,盡量(liàng)避免用(yòng)氣量在短.時間(jiān)内出(chū)現大幅度(dù)的波動。
3建議.
　　從(cóng)上面的分析可(kě)知,天然氣計量(liàng)過程(chéng)中出(chū)現誤差是(shì)在(zài)所難免(miǎn)的，而且(qiě)有(yǒu)許多是(shì)不(bú)可避免的(de)誤差(chà)。所以供需雙方都應(yīng)本着誠信友(yǒu)好(hǎo)的态(tài)度,面對問題協(xié)商解(jiě)決,努(nǔ)力将誤差降至(zhì)最低(dī)。對孔闆流量計(jì)計量(liàng)過(guò)程中造(zào)成誤差(chà)的現象(xiàng)采用如下幾點(diǎn)建議:
3.1軟件方(fāng)面(miàn)
(1)計算軟件中大(dà)氣壓參數(shù)的設(shè)定應盡可能以當地大氣(qì)壓爲(wèi)準,而不應取(qǔ)标(biāo)準大氣壓(yā)0.0981mpa;
(2)計算(suàn)軟件中計量的測量管管徑應(yīng)以實(shí)測值爲依(yī)據,而不應用标(biāo)稱值;
(3)計(jì)算軟件(jiàn)中天然氣(qì)的相對密(mì)度(dù)最好能(néng)采用實時采集(jí)并計算出的值(zhí)，盡可能(néng)少采用(yòng)周期性(xìng)計(jì)算并(bìng)由人(rén)工輸(shū)人的方式。
3.2孔闆孔徑(jìng)和差壓計方面現舉
　　例(lì)說明:假(jiǎ)如某站(zhàn)計(jì)量測(cè)量管(guǎn)和孔(kǒng)闆的(de)實測直徑(jìng)d和d分(fèn)别爲198.45mm和147.455mm,這(zhè)使得(dé)β=d/d=0.743,已經非常接近國家标(biāo)準中“β≥0.10≤0.75"規(guī)定的上限(xiàn),很難保證(zhèng)在計量過(guò)程中(zhōng)不産生附(fù)加誤差。所(suǒ)以建(jiàn)議,應将(jiāng)計量孔(kǒng)闆由實測(cè)孔徑(jìng)爲(wèi)147.466mm更換爲孔徑(jìng)爲133.693mm的(de)标準孔闆(pǎn)(此時(shí),β值減(jiǎn)小到0.674)。這樣可(kě)保證計(jì)量的正确(què)率減少誤差。
　　另外,假(jiǎ)如采用雙(shuāng)路供氣,供(gòng)氣方和使(shǐ)用方根(gēn)據各自(zì)實際(jì)情況,二路(lù)流量(liàng)計孔闆的采用(yòng)參數設定(dìng)應按規(guī)定标準(zhǔn)盡可(kě)能保持一(yī)緻,并采用同量程的差壓計,避(bì)免單路供(gòng)氣(qì)時孔闆上下遊的(de)差壓超限工作,出現(xiàn)計量誤差(chà)。
4結語
　　經過分析(xī)和努(nǔ)力,我們基(jī)本掌握了國家(jiā)标準(zhǔn)sy/t6143-2004中(zhōng)所規定(dìng)的孔闆計(jì)量天(tiān)然氣流量(liàng)的方(fāng)法。通過一定的(de)計算,對供氣和(hé)用氣雙(shuāng)方(fāng)存在的輸(shū)差問題作(zuò)了一個粗略的(de)判斷(duàn),知道了輸差存在的(de)原因，使我們(men)在工作(zuò)當中(zhōng)盡量(liàng)使誤(wù)差(chà)減(jiǎn)少到最小(xiǎo)。但是,天然氣(qì)計量系統是(shì)--個相當複雜且(qiě)存在許多不确定因(yīn)素的系統,誤差(chà)在所(suǒ)難(nán)免，希望(wàng)供需雙(shuāng)方能本(běn)着誠信友(yǒu)好的合作态度(dù),及時地發現問題并(bìng)協商解(jiě)決(jué)。

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