摘要：通過對天然氣孔板流量計流量核查常見的核查方式及其技術(shù)特點的探究,采用現(xiàn)場實例說明,分析.對比了各種核查方式的優(yōu)缺點、適用范圍。根據(jù)不同現(xiàn)場情況,提出了天然氣孔板流量計核查方式的選擇建議,對天然氣孔板流量計流量核查設(shè)計和核查應(yīng)用具有一定的借鑒意義。
用標(biāo)準(zhǔn)孔板測量天然氣流量,是一種較為復(fù)雜的多參數(shù)組合測量,具有連續(xù)、動態(tài)且不可復(fù)現(xiàn)的特點。由于測量過程涉及的參數(shù)較多,且測量過程不可復(fù)現(xiàn),一旦計量結(jié)果出現(xiàn)偏差給供用雙方在問題追溯上將帶來極大的困難和后果,因此,在天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計使用過程中,供用雙方對流量測量結(jié)果核查的重視程度越來越高。同時,隨著天然氣流量測量技術(shù)的發(fā)展,針對天然氣孔板流量計的流量核查方式也越來越多,為此選擇合適的流量核查方式有助于天然氣孔板流量計的正確計量。
1常見的核查方式
1.1設(shè)置核查流量計
依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)CB/T 18603- 2014中“為進(jìn)一步保證流量計的現(xiàn)場計量性能,可以串聯(lián)安裝核查流量計對流量進(jìn)行在線比對核查”和“瞬時量大于或等于240×104m3/d的交接計量系統(tǒng)(即A級計量系統(tǒng))應(yīng)設(shè)置在線核查流量計”的規(guī)定,供用氣雙方可以通過設(shè)置核查流量計的方式來對流量進(jìn)行核查"。這也是國家標(biāo)準(zhǔn)中對核查僅有的規(guī)定。
在實際應(yīng)用中,對于設(shè)置核查流量計對孔板流量計進(jìn)行流量核查,通常分為永久性核查和暫時性核查兩種。永久性核查是指在孔板流量計的管路上再安裝一臺核查流量計(其工作原理一般應(yīng)與孔板流量計工作原理不同),天然氣同時流經(jīng)兩臺流量計,核查流量計的讀數(shù)只用來查驗孔板流量計的流量計量數(shù)據(jù),而不作計量交接使用。暫時性核查是指利用備用流量計,通過流程切換,備用流量計對孔板流量計進(jìn)行核查,或者設(shè)置移動標(biāo)定口,需要核查時將標(biāo)準(zhǔn)流量計接在標(biāo)定口上對在用孔板流量計進(jìn)行核查。
一般來說，設(shè)置核查流量計推薦采用永久性核查方式,但考慮現(xiàn)場場地大小和建設(shè)投資費(fèi)用,以及交接計量點的交接量大小，會結(jié)合實際情況分以下3種方式來實現(xiàn)對孔板流量計的流量核查。
方式1:一對一單獨(dú)設(shè)置核查流量計,將核查流量計與孔板流量計串聯(lián)安裝,核查流量計安裝在孔板流量計之前，如圖1所示。這種方式屬于永久性核查方式-2,目的是當(dāng)孔板流量計和核查流量計的差值超過一定限度報警后,根據(jù)報警信息進(jìn)一-步查找問題并能及時處理。其差值的限度由交接雙方約定,但一般不超過 1.0%。
方式2:一對多設(shè)置核查流量計,將一 臺核查流量計與多臺并聯(lián)孔板流量計進(jìn)行串聯(lián),核查流量計安裝在孔板流量計之前,利用流程切換,對不同孔板流量計分別進(jìn)行流量核查,如圖2所示。這種方式屬于暫時性核查方式,目的是對某- .臺孔板流量計的計量結(jié)果產(chǎn)生懷疑或爭議時,則利用流程切換,實現(xiàn)核查流量計對需要核查的孔板流量計進(jìn)行短時核查,查找問題和原因。
方式3:流程串聯(lián)設(shè)置核查流量計,將-一臺核查流量計與多臺孔板流量計并聯(lián)安裝,流程串聯(lián),利用流程切換,對不同孔板流量計分別進(jìn)行流量核查,如圖3所示。這種方式屬于暫時性核查方式,目的與方式2相同,但因場地限制等問題,是可選取的另一種方式。
1.2采用孔板流量計核查系統(tǒng)
目前國內(nèi)在用的大多數(shù)天然氣孔板流量計均是按現(xiàn)場配電動變送器采數(shù),室內(nèi)配信號隔離模塊及A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和模數(shù)轉(zhuǎn)換,最后由專用計算機(jī)計量軟件進(jìn)行流量計算和累積。在這一計量過程中,由于涉及的計量參數(shù)眾多,且流量計量受流體形態(tài)影響,任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)微小的差錯均會給最終的測量結(jié)果帶來不可忽視的影響。因此，國內(nèi)經(jīng)過多年研究發(fā)現(xiàn),目前孔板節(jié)流裝置相對比較穩(wěn)定,并形成了一套實用的管理辦法,可以采用一種較為實用的核查方法,即利用現(xiàn)有的一次節(jié)流裝置,對孔板流量計二次儀表系統(tǒng)即計算機(jī)系統(tǒng)(包括現(xiàn)場儀表、室內(nèi)AD模塊轉(zhuǎn)換、流量計算機(jī)等)開展綜合性核查用。核查的主要方法是通過對在用的一次節(jié)流裝置上另行安裝-套天然氣計量數(shù)據(jù)采集、處理系統(tǒng),獨(dú)立于被核查計量系統(tǒng)的二次儀表,單獨(dú)采集現(xiàn)場的壓力.差壓和溫度信號,并傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),進(jìn)行流量的計算和累積,并最終與被核查流量計測量的流量結(jié)果進(jìn)行比對,其安裝方式如圖4所示。
此種核查方式的特點在于利用了在用孔板流量計的一次節(jié)流裝置,獨(dú)立安裝壓力、差壓測量儀表、溫度儀表(一般采用雙芯鉑電阻溫度計)和積算裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理和計算,因此為便于現(xiàn)場核查使用,多數(shù)核查系統(tǒng)都具備攜帶便捷、易安裝.使用簡單等優(yōu)點。且將現(xiàn)場壓力.差壓、溫度信號采集和轉(zhuǎn)換進(jìn)行集成化,然后采取RS485或USB的方式進(jìn)行信號數(shù)據(jù)傳輸,再利用專用的計算模塊及管理軟件進(jìn)行流量計算和管理,通過數(shù)據(jù)比對分析達(dá)到流量核查的目的。
1.3參數(shù)分項核查
天然氣孔板流量計的流量測量結(jié)果是由眾多參數(shù)組合測量得來5I,其中孔板孔徑、測量管內(nèi)徑.氣質(zhì)組分等參數(shù)是根據(jù)現(xiàn)場實際情況或定期測量分析獲得后采用周期內(nèi)賦值的方式參與。而壓力.差壓和溫度3個關(guān)鍵參數(shù)則來自于現(xiàn)場實時測量.采集,所有參數(shù)均參與到最終的流量計算中,其核查方法和要求見表1。
2實例分析
某供方輸配氣場站一交接計量點,日輸氣量180×104m'左右,瞬時量最高可達(dá)到250×104m3/d,采用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計量系統(tǒng)進(jìn)行計量,- .次儀表為DN250高級孔板閥,二次儀表為電動變送器配專用流量計算機(jī)。由于受投資和場地因素限制,該天然氣孔板流量計未在供方場站設(shè)置一對一的核查流量計,而是由用戶投資在下游近30km外的輸氣場站建立了一套對比計量裝置,仍采用了DN250高級孔板閥配電動變送器及專用流量計算機(jī)進(jìn)行計量，對雙方每日計量數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控和比對。
某年7月，下游用戶提出近期雙方的計量數(shù)據(jù)偏差較大,從此前的相對誤差0.6%左右增加至4%，每日絕對量從10000 m3增加到72000m3。為此供用雙方對兩套計量裝置均進(jìn)行了檢查和確認(rèn)。期間,雙方采用參數(shù)分項核查的方式,對所有現(xiàn)場計量儀表(壓力、差壓和溫度儀表)、回路進(jìn)行了檢定和校準(zhǔn),對雙方錄人的參數(shù)進(jìn)行了核對和檢查,計量儀表檢定合格,計量系統(tǒng)回路經(jīng)校準(zhǔn)誤差在允許范圍內(nèi),參數(shù)錄人均正確無誤。同時雙方為防止管線泄露造成計量偏差的問題,采取了試壓的方式確認(rèn)管線無泄露。
為查找原因,雙方最終采用了同一套孔板流量計核查系統(tǒng)(經(jīng)過法定計量檢定機(jī)構(gòu)檢定合格),分別對雙方的計量裝置進(jìn)行了4d(96h)的流量核查,具體核查數(shù)據(jù)見表2、表3。
通過采用孔板流量計核查系統(tǒng)進(jìn)行流量核查得到的數(shù)據(jù)分析,供方計量裝置出現(xiàn)問題造成雙方計量偏差。經(jīng)過原因排查,發(fā)現(xiàn)因一次節(jié)流裝置即高級孔板閥在長期使用過程中,受天然氣雜質(zhì)的影響,導(dǎo)壓孔出現(xiàn)積污淤堵和閥腔下部沉積污物堆積使孔板安裝不到位,導(dǎo)致同軸度偏離了誤差允許范圍,進(jìn)而影響最終的流量測量結(jié)果。
上述實例表明,若供方場站能設(shè)置一臺一對一核查流量計進(jìn)行每日流量核查,計量數(shù)據(jù)實時對比和分析,發(fā)現(xiàn)偏差時就能及時查找和解決問題。而采用孔板流量計核查系統(tǒng)和參數(shù)分項核查的方式則具有局限性，會一定程度上延長查找和解決問題的時長,因此需要因時、因地制宜。
3核查方式對比分析
天然氣孔板流量計流量核查采用設(shè)置核查流，量計的核查方式最好,可隨時直接實時獲取工作流量計和核查流量計同時段的流量測量結(jié)果,便于日常計量過程中及時發(fā)現(xiàn)問題。但此種方式存在投資大、安裝工作量大、占地面積寬、工作流量計和核查流量計均需日常維護(hù)等缺點,且一般在新建輸氣場站中應(yīng)用較多,對于已建成且運(yùn)行中的輸氣場站并不適用。
采用孔板流量計核查系統(tǒng)進(jìn)行流量核查適用于已建成并投運(yùn)的孔板流量計,且一套核查系統(tǒng)可多次用于不同孔板流量計的流量核查,該方式具有投資小、即用即裝、安裝拆卸便捷、使用方便等優(yōu)點。但此種核查方式所獲得的核查結(jié)果易受-一次節(jié)流裝置異常故障、壓力、溫度測量儀表測量值不一致和儀表的動態(tài)零位漂移影響,流量核查結(jié)果的可靠性需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮鬟^程來保證,因此核查人員應(yīng)具備一定的核查經(jīng)驗。
采用參數(shù)分項核查方式進(jìn)行流量核查適用于新建和已建的孔板流量計,該方式投資最小,操作簡易,各分項核查測量技術(shù)成熟,有國際標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可遵循。但核查不全面,無法及時發(fā)現(xiàn)一次節(jié)流裝置的故障或問題，核查結(jié)果也容易受核查操作人員的操作技能水平影響。
4結(jié)論
新建天然氣孔板流量計用于貿(mào)易交接計量,且貿(mào)易交接瞬時量大于或等于240×104m3/d時,應(yīng)按照GB/T 18603一2014的規(guī)定,優(yōu)先推薦采用一對一設(shè)置核查流量計的核查方式。但設(shè)置核查流量計應(yīng)考慮工程投資、現(xiàn)場安裝條件和后期管理維護(hù)等因素,當(dāng)投資有限或現(xiàn)場安裝不便時,也可采用一對多或流程串聯(lián)的方式設(shè)置核查流量計。對于貿(mào)易交接瞬時量小于240×104m3/d的新建天然氣孔板流量計,可根據(jù)工程投資、場地等因素選擇設(shè)置核查流量計,也可采用參數(shù)分項核查的方式在投運(yùn)前進(jìn)行流量核查.也可在使用中采用孔板流量計核查系統(tǒng)進(jìn)行定期核查,保證孔板流量計測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
對于已建成并投運(yùn)的天然氣孔板流量計,可以采用孔板流量計核查系統(tǒng)或參數(shù)分項核查的方式進(jìn)行流量核查,但建議形成核查機(jī)制,定期開展流量核查工作,且在采用參數(shù)分項核查的方式進(jìn)行流量核查時應(yīng)加密核查頻次。
無論采用上述哪種方式開展天然氣孔板流量計流量核查,均應(yīng)配套建立相應(yīng)的管理制度或是相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程,以支撐天然氣計量流量核查設(shè)計,完善相應(yīng)核查技術(shù)和管理要求,推動天然氣孔板流量計流量核查工作向規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。
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