天然气输差问题的分析.pdf

“ “ “ “ 问题讨论 天然气输差问题的分析 陈 庭 煌 （中国石化管道储运分公司聊城输油管理处） 杨晓宁王玲 （中国石油天然气管道工程有限公司） 贾诚 （中国石油天然气管道局第四工程公司） 陈庭煌杨晓宁等 天然气输差问题的分析， 油气储运， ““， （） ’。 摘要随着天然气用量的增加， 市场供需双方对计量准确度的要求越来越高， 目前国内天然 气市场以供方计量为准， 由于诸多因素的影响， 供需双方交接时的误差较大。针对输气系统的输差 问题， 从误差理论出发， 以输气干线系统为研究对象， 分析了产生输差问题的原因以及减少输差的 措施和方法， 并以标准孔板流量计的误差为基础， 对中济输气干线的输差进行了计算。 主题词输气管道天然气计量测量误差计算分析 一、 输差的概念 天然气输差是指平衡商品天然气中间计量与交 接计量之间流量的差值， 目前国内天然气市场均执 行原能源部、 国家计委能统油 （“） ’ 号文件。随 着天然气用量的增加， 市场经济观念的增强， 在气量 交接核算中解决输差的问题就显得非常重要。 输差有两种， 一种是计量产生的误差， 另一种是 输气系统因设备质量、 腐蚀、 管理和其他因素造成的 泄漏。根据中济 （中原油田济南） 输气管道输差原 因的分析和研究， 提出减少输差的措施和方法。 二、 测量误差的估算 、 标准孔板的测量误差 根据误差理论， 标准孔板配二次仪表组成的流 量计量系统的误差由随机误差、 已定系统误差、 未定 为 “’ *， 耐压为 ,-.， 耐温为 /， 目前尚 未发现问题。 三、 应用分析 塔里木油田应用非金属管道作集油管道时间不 到两年， 总长度也仅有 “ * 左右， 对其全面评价尚 不具备条件， 但从管道防腐和减少管道维护、 维修量 方面分析， 其经济效益和社会效益是非常显著的， 除 个别非金属集油管道在连接处破裂外， 尚未发现一 例腐蚀穿孔现象。 塔里木油田集油系统应用的三种非金属管道各 有优势， 在耐高温、 耐高压、 管材韧性和制造历史、 品 种规格、 产品质量方面， 玻璃钢管道最佳， 尤其对于 穿跨越管道。在经济性和实用性方面， 由于塑料合 金 0 玻璃钢多层复合防腐管和钢骨架塑料复合管均 是新疆本地产品， 价格和售后服务上占有优势。另 外， 塔里木油田集油系统低压、 低温和起伏不大的管 道占多数， 因此， 这两种管材比玻璃钢管应用的多， 综合效益更高一些。 非金属管道作为油田集油管道不仅克服了钢质 管道不耐腐蚀的缺陷， 而且技术可靠， 在节省管道施 工、 保温、 维护、 维修等费用方面比钢质管道有明显 优势， 其综合性能好， 性价比高， 具有重要的推广 价值。 （收稿日期 ““1“1’） 编辑 陈桂明 “““， 山东省聊城市东昌西路 “2 号； 电话 （“3） 2’’412’3。 系统误差三部分组成。由于天然气的原始计量结果 是取多次测量的平均值， 根据误差理论可知， 在测量 次数足够多的情况下， 可以忽略测量产生的随机误 差。对于已定系统误差， 一般在测量中力求对已定 系统误差作修正处理， 所以理论分析讨论计量装置 的误差实际上只考虑仪表本身带来的未定系统 误差。 未定系统误差的大小可以用流量测量的不确定 度来计算。根据 “’ 可知， 流量测量的 不确定度相当于标准偏差的两倍， 因此， 求出流量测 量的不确定度， 就可以得到测量系统的标准偏差。 标准孔板流量计系统体积流量计算公式为 “ “ * *“’ “ （） *“,’- （.**/） “ ,’“ .*“/“ 式中“ 标准状态下天然气体积流量， ’ ,； “ 天 然 气 在 标 准 状 态 下 的 密 度 ， -.’； 天然气在流动状态下上游取压孔处 的密度， -.’； , 标准状态下天然气的相对密度； * 干空气在标准状态下的压缩因子； *“ 天然气在标准状态下的压缩因子； * 天然气在实测状态下的压缩因子； 干空气的相对分子质量； . 通用气体常数； 0 流出系数； 孔径比， / - 1； “’ 孔板前后差压， 01； “ 流束膨胀系数。 天然气体积流量的测量不确定度按式 （*） 计算 “ “ * 2 “ “ * 2 * * 1 1 [ * 2 * * * 2 , , * 2 * * * 2 / / * 2 ’ ’ * 2 ’ ’ ] * 233 （*） 式中 流出系数的不确定度， 4 256； 1 1 测量管内径的不确定度， 4 256； “ “ 可膨胀系数的不确定度， 4 “’ ’ 6； 孔板开孔直径的不确定度， 4 25276； ’ ’ 天然气流动时上游的绝对压力测量的不确 定度； ’ ’ 差压测量的不确定度； , , 天然气相对密度测量的不确定度， 4 2536； * * 天然气压缩因子测量的不确定度， 4 2536； / / 天然气流动热力学温度测量的不确定度。 组合仪表应按组合测量的不确定度求解。中济 输气管道采用孔板配智能型差压式流量计， 其配置 为差压变送器、 压力变送器 （精确度 25* 级） 、 温度变 送器 （精确度 253 级） 、 求积仪 （精确度 253 级） 。 经计算， 标准孔板配置智能型差压式流量计测 量的不确定度为， 最小值为 4 25 76， 最大值为 4 52*6。所以， 其标准差为， 最小值 4 25’836， 最 大值 4 2536。 、 输气干线系统的测量误差 假设的输气干线系统模型见图 。输气干线起 点有 4 个进气点， 进气量分别为 5， 终点有 “ 个配 气点， 配气量分别为 6。假设进气点和配气点均采 用标准孔板配智能型差压式流量计， 各流量计测量 相互独立。 图 输气干线系统模型 对于图 ， 由于每个流量测量单元相对独立， 误 差的合成可以看成是并联误差的合成， 而对于整个 输气干线系统总误差， 则可以看成进气端和出气端 测量误差的串联合成。 根据误差传递和合成理论， 对于输气干线进气 端的进气量误差为 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 w w w . b z f x w . c o m “ “ “ [] “ （） 同理， 对于输气干线出气端的配气量误差为 ’ ’ ’ [] “ （） 对于输气干线系统总的输气量误差为 “ ““ * ’ ’ “ ““ * ’ “ ““ * ’ “ （） 、 测量误差造成的输差 在已知流量测量仪表标准差的情况下， 利用上 述误差合成过程就可以得到系统的测量误差范围， 从而可以求出输气干线系统年输送误差的上下限。 年输送误差上下限的计算公式如下 最小年输送误差 ’ * 最大年输送误差 ’ ,- { （.） 式中 输气干线年输量。 三、 输差分析和降低输差 的相应措施 影响输气干线输差的因素很多， 归纳起来大致 可分为， 计量仪表本身的误差 （如节流装置的制造和 安装所带来的误差， 天然气密度、 压力、 温度的测量 误差等） ， 使用条件变化所带来的误差 （输气干线末 段储气或用户气量波动带来的测量误差等） ， 输气系 统的泄漏以及其他人为因素造成的误差。 “、 计量仪表本身误差 目前国内天然气的计量大多采用的是孔板流量 计， 该流量计的测量精度能够满足 /012.33. 标准的要求， 但在实际的生产中， 由于节流装置的设 计、 制造安装以及使用条件不符合标准的要求， 或者 仪表选择不当， 影响了孔板流量计的实际测量精度。 孔板的偏心和弯曲是孔板制造安装和使用中影 响计量仪表精度的主要因素， 根据 /012.33. 标准的要求， 孔板应与节流装置中的直管段对中。 一般而言， 孔径比“值越高， 偏心率对测量精度影 响越大， 因此应避免采用孔径比大的孔板。如果孔 板的安装和维修不当， 孔板会发生弯曲或变形， 从而 导致流量测量误差较大。 采出的天然气虽经分离、 除尘、 脱硫、 脱水， 但由 于处理不彻底或集气管网和输干线内腐蚀物的影 响， 液体或固体杂质依然存在。这些杂质聚集在孔 板截面、 流速突变的孔口锐边上， 而孔板流量计对孔 板锐边、 截面及流线的变化非常敏感。此外， 天然气 中的杂质还会对孔板产生冲刷和腐蚀， 这将影响到 孔板直角入口边缘圆弧半径和测量管内壁的相对粗 糙度， 孔板流出系数也将发生变化， 使测量精确度达 不到要求。因此， 在日常生产中， 应定期对孔板进行 清洁， 并且对测量的流量进行修正。 从节流装置不确定度的计算公式可以看出， 天 然气的物性参数 （如压力、 密度、 温度和压缩系数） 的 变化将直接影响到测量的精确度， 因此应选择合适 的仪表来测量天然气的压力、 密度、 温度等参数。在 天然气参数波动时， 应及时对测量误差进行修正， 最 好做到时时测量、 时时修正。 、 使用条件变化带来的误差 孔板流量计以稳定的流速参数作为设计依据， 当使用条件不符合设计要求时 （如气田来气量发生 变化， 下游用户用气量的波动） 将会引起流速的改 变， 从而使测量误差加大。 天然气流速发生变化分为两种情况， 一是流速 变化梯度较小， 在较短的时间内不会导致脉动流的 产生。这种流量变化在一定的时间内变化不显著， 由此产生的测量误差主要是较长时间内流量的变化 超出了所选仪表的测量范围而产生的， 一般而言， 仪 表都有一个测量范围， 测量参数超过这个范围时， 测 量误差会显著增加。以差压计为例， 当被测流量较 小时， 差压计量程较大， 差压计工作在量程的 4 以下， 低测量精度较低。减少这类误差的方法是， 随 着流量的变化选择合适的测量仪表； 对于有多条计 量支路的计量站， 合理地选择相应的支路， 或两条支 路并联运行。另一种情况是， 在较短时间内， 流速的 变化非常明显或是出现波动现象， 如气田某些气井 突然关闭造成来气量聚然减少， 下游用户用气量的 波动等， 流速的剧烈变化会导致输气干线内的流动 状态发生改变， 产生脉动流， 特别是在输气干线末 端， 脉动气流是一种由多个脉动源形成的脉动幅值 w w w . b z f x w . c o m 较大的、 非正弦的、 无明显周期性且受输出气端负荷 变化影响的复杂脉动流， 从而会给流量测量带来较 大的误差。 脉动流对孔板流量计测量误差的影响来自两个 方面， 一是对孔板流量计一次元件所产生的影响， 即 孔板流量计在测量脉动流时所存在的原理上的误 差； 二是对孔板流量计的信号传递、 转换系统以及流 量计算方法所产生的影响， 由于脉动流将在孔板处 产生一个的额外差压， 因此， 用孔板测量脉动流时， 其差压输出值会增大， 从而产生流量正误差， 对于脉 动流产生的误差， 可参照 “’’’ 的要求进行修 正。 、 泄漏及其它人为因素 输气系统的泄漏可分为偶然性泄漏、 长期性泄 漏和运行中的泄漏。偶然性泄漏是指输气管道系统 长期运行中发生腐蚀、 输配设备安装不当或设备发 生故障所导致的泄漏； 长期性泄漏是指输配气站本 身工艺设计的不合理或设备质量问题导致的泄漏； 运行中的泄漏是指站场某些管部件设计不当造成腐 蚀而引发的偶然性泄漏。一般而言， 输气系统的泄 漏绝大部分属于偶然性泄漏。 造成输气系统发生泄漏的主要原因为， 管道长 期暴露于酸性气体环境中， 造成硫化氢腐蚀， 所输送 的天然气中 *“、 *等酸性气体和 * 、 *等成分 的存在造成管道和部件内壁腐蚀； 管道制管质量差 导致管道螺旋焊缝、 环向焊缝与管件之间焊缝的断 裂； 阴极保护系统设计不合理或管道外绝缘层破坏 而导致的管道外壁腐蚀穿孔； 自然 （如洪水、 山体滑 坡等） 或人为原因导致的管道破坏。 针对这些原因， 应制定减少输气管道泄漏的措 施， 包括按国家标准严格控制输出气系统的天然气 气质； 合理设计输出干线和输配气站输气工艺； 提高 管道部件的制造和安装质量； 采用先进的防腐技术 和设备； 做好输气系统设备的维修和保养工作等。 随着国内天然气用量的大幅度增加， 天然气的 交接计量准确度关系到供需双方的利益， 因此应加 强对输差的核算工作， 避免供需双方因计量输差面 发生纠纷。 （收稿日期 *,,*-,.-/） 编辑 张彦敏 油气储运 广告征订启事 油气储运 属全国性中文核心期刊。是目前国内唯一专 门报道油气储运学科科研成果的期刊。 本刊面向全国石油石化系统、 国防、 民航、 铁路、 交通的油 气储运部门； 市政供排水、 热力管网、 煤气、 煤浆、 矿浆、 冶金、 建筑、 船舶、 环保、 能源等领域以及有关设计、 科研院所和大专 院校。 本刊可为您的企业提供及时、 准确、 精美的广告服务。充 分利用本刊的信息渠道， 可使您的企业多一种展示形象的屏 幕、 多一条联系用户的途径。 优惠事项 ， 封面、 封二、 邻封二、 邻目次页、 封三、 封底广告连登 ’ 期以上， 九 五折优惠； 0 期以上， 九折优惠。 *， 彩色插页及单色插页广告连登 ’ 期以上， 九折优惠； 0 期以上， 八 折优惠。 ’， 赠送样刊。 刊登广告注意事项 ， 广告刊户在广告刊登前必须签定广告合同， 本刊广告部 收到广告合同及预付款 （广告款的 .,1） 后再安排发布。 *， 本刊广告部和广告刊户必须共同遵守国家颁布的 广告 法 、广告管理条例 以及有关规定。 ’， 广告刊户必须及时提供广告资料 （期刊出版前 /, 天） ， 每 月 *. 日出版。 （） 产品照片 （限 / 张以内超出部分每张加 收 ,, 元） ；（*） 简要文字说明；（’） 商标照片或图样 （如果 注册， 请提供证明） ；（/） 企业法人营业执照复印件；（.） 产 品获奖证书复印件， 专利产品证书复印件；（0） 其它。 /， 由广告刊户提供的广告资料必须真实， 引起纠纷由广告 刊户负责。 .， 对广告内容、 文字和其它不妥之处， 本刊广告部可作适当 修改。 广告价格及版心尺寸表 广告类型版心尺寸 （22）广告价格 （元版） 封面*, 3 /,0 4,, 封二、 邻封二、 邻目次页、 封三、 封底 5. 3 *..0 ,,, 彩色插页5. 3 *... 4,, 单色插页5. 3 *..* ,,, 广告部电话（,’0） *,5.//*5/*/* 联系人 张淑英孟凡强吕彦 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载