天然气输差问题分析和控制.pdf

第 4 4卷第 5期 2 0 1 5年 5月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e mi c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 4．N 0 ． 5 Ma y，2 0 1 5 天然气输差问题分析和控制 吴 冠 澄 中国石油天然气销售公司， 北京 1 0 0 0 2 8 摘 要 天然气成为世界主要能源， 其运输主要依靠管道来完成。天然气在输送的过程中存在输差， 输差 问题影响能源利用用率和企业效益。讲述了产生输差的原因包括参比条件和仪表问题 ，应对输差问题常采用的 分析方法包括计量先行法和缩短周期法以及输差问题的控制措施 ， 包括正确选用仪表 ， 注重管道建设管理和加 强人才队伍建设。 关键词管道；计量；仪表；输差 中图分类号 T E 8 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 ～ 0 4 6 0 2 0 1 50 5 - 0 9 7 5 - 0 3 Ana l y s i s a nd Con t r o l 0 f M e a s ur e m e nt Er r o r o f Na t u r a l Ga s P i p e l i n e T r a n s p o r t a t i o n W U Gu an c h e n g P e t r o C h i n a G a s Ma r k e t i n g C o mp a n y , B e ij i n g 1 0 0 0 2 8 ，C h i n a Ab s t r a c t Na t u r a l g a s h a s b e c o me m a i n e n e r g y o f t h e wo r l d ， a n d i t s t r a n s p o r t a t i o n m a i n l y r e l i e s o n p i p e l i n e ． Th e r e i s a l wa ys me a s u r e me n t e r r o r i n n a t u r a l g a s p i p e l i n e t r a n s p o r t a t i o n ， t h e m e a s ure m e n t e rro r wi l l a ffe c t e n e r g y u t i l i z a t i o n r a t e ． I n t h i s a r t i c l e ， c a u s e s o f t h e me a s ur e me n t e rro r we r e i n t r o d u c e d ， i n c l u d i n g r e f e r e n c e c o n d i t i o n s a n d i n s t r u me n t p r o b l e ms ． T h e a n a l y s i s me t h o d s t o s o l v e t h e me a s u r e me n t e r r o r we r e p u t f o r wa r d a s we l l a s c o n t r o l me a s ure s o f t h e m e a s ur e m e nt e r r or ． Ke y wo r d s P i p e l i n e ； M e a s ure me n t ； I n s t r u me n t ； M e a s ur e me n t e r r o r 近年来空气污染的防控和治理成为市民主要话 题 ，环保观念深入人心。作为清洁能源的天然气越 来越得到重视，天然气具有清洁、环保、热值高的 优点川 。在世界范围内天然气的运输主要依靠管道 来完成 ，但流人系统的气量与流出系统的气量存在 差值。输差问题是每一个燃气公司都要面对而且难 以解决的问题。输差的问题在国家层面关系到能源 利用率 ，在企业层面关系到一个燃气企业 的经营和 管理。天然气输差问题直接影响燃气企业 的生产成 本、经济效益乃至发展方向。如何有效的减少输差 值得深人研究。 天然气输差指的是平衡商品天然气中间计量和 交接计量的差值雎 。对于长输管道而言是指天然气 在长输管道输送过程的损耗 。对于下游的燃气企业 来讲指的是燃气公司和气矿交接的总气量与燃气公 司提供给用户的气量之差p 。 天然气输差分为绝对输差以及相对输差。 绝对输差△ Q 一 o -I- Q 。 O f 1 式中 △ Q 一天然气管输输差，m ； 厂 流人天然气管道的总气量 ，m ； Q广 流出天然气管道的总气量 ，m ； 一 期初天然气管道内的总存气量，m 一 期末天然气管道的总气量 ，m 。 1 天然气输差原因分析 输差产生的原 因主要有两种 ，一种是计量所产 生的误差 ；另一种是输送过程中由于设备 的质量 、 管理 、腐蚀和其他综合 因素所造成的泄露。 1 ． 1 参 比条件所引起的误差 天然气测量以及计算工程中，在我国的天然气 参比条件是压力为一标准大气压即 1 0 1 ． 3 2 5 k P a ， 温 度为 2 9 3 ． 1 5 K。但是实际的测量结果 与真实值 常常 存在一定 的差值 ，这与计量工作的参 比条件有关 。 天然气标准的参比条件 I S O 1 3 4 4 3 中规定的 参 比条件压力为 1 0 1 ．5 6 k P a ，温度为 2 8 8 ． 1 5 K 1 5 。而美 国的天然气计 量参 比条件 压力为 1 4 ． 7 3 p s i g 1 O 1 ． 5 6 k P a ，温度为 6 0。 F 1 5 o C H ] 。 由以上的三种不 同参 比条件可以计算到 相对输差 7 7 2 s 。一0 ．9 a O 7 g c H 3 收稿 甘期 2 0 1 4 一l 1 -I 3 作者简介吴冠澄 1 9 8 8 一 ，男 ，初级工程师，2 0 1 0年毕业于 中国石油大学 北京 油气储运专业，研究方向天然气销售结算的计量。E - m a i l w u g u a n c h e n g v { p ． q q ． c o m。 9 7 6 当 代 化 工 2 0 1 5 年 5 月 v A G A0 。 9 8 2 6 V c t t 4 由公式 3和 4得到结论 参比条件 不同会产生一定误差。 这时应对公式做 以下 的调整 ，、 2 9 3 ． 1 5 p p a 一 0 ． 1 0 1 3 2 5 2 7 3 ． 1 5 t Q Q 一校 正后体 积 ，m P一测量状态气体压力，MP a ； P 口一当地 大气 力 ，MP a c ～工况的实测温度 ，℃ } 一流 量计的显示值 。111 。 若供气压力相对于参比压力增加 1 k P a ， 燃气公 司就增加 1 ％的气量损失。若温度相对于参 比温度 降低 1 c I 二 ，燃气公司就会增加 0 ． 3 4 ％的损失。 由 于实际条件限制，当地燃气公司都难以用户家里安 装压力和温度补偿装置。因此相对于供气的燃气公 司而言，提高压力或者降低温度都会产生气量上的 损失 。 1 ． 2 仪表所产生的误差 目前 国内的天然气计量大多采用的是孔板流量 计 。孔板流量计的测量精度能够满足 S Y ／T 6 1 4 3 1 9 9 6的精度标准要求。但是在实际的操作过程当 中，仪器的操作不当，节流设计不当或者孔板的安 装和维修不当都会影响测量的精度。井口采出的天 然气由于净化的不彻底或者集气管网以及输气干线 的内腐蚀影响，导致液体或者固体杂质存在，杂质 会聚集在孔板截面 ，同时这些杂质还会造成孔板截 面的冲刷腐蚀。这会影n l L 板直角入口边缘圆弧半 径以及管 内壁的粗糙度 ，进而影响到流量计的测量 精度 。梁光川 等对孔板流量计的误差进行过估 算 。 1 ． 3 管网老化导致的泄露 管道 由于老化可能会产生泄露 ，目前很多正在 运行的天然气主干管道服役时间已经超过 2 0年。 加 之天然气管网具有点多面广的特点 ，管网那个 的接 头、阀门、法兰等管网设施都有一定程度的腐蚀和 老化 ，导致很多连接处都会出现漏气现象 ，由于这 些原因所导致的输差是难 以估计 的 2 输差的分析方法 2 ． 1 计量先行法 分析天然气输差最直接简单直接有效的方法就 是进行仪表分析即计量先行法。相对于漏气、跑气 等，计量仪表所造成的输差比较隐蔽。而且由于仪 表问题造成计量不准 ，产生输差的可能性远高于跑 气 、 漏气。除此之外 ， 处理计量仪表相对 比较容易 。 所 以，面对输差问题 ，应首先考虑计量先行法 。 2 ． 2瞬间流量平衡法 作为合格的计量人员应具备及时发现和解决问 题 的能力。如果某一个小 区域出现计量误差 ，例如 某分输站输差大，应首先检查校准计量仪表，然后 进行封装，计算每一台流量计的瞬时流量，进行现 场流量平衡。如果不在范围之内，继续寻找其他可 能原因，直到系统达到流量平衡为止 。如果出现远 距离输差 ，则需充分考虑管存的变化量 ，然后对输 差进行 比较和分析。 2 ． 3 缩短周期法 系统的天然气输差是时间的累计形成的。目 前 大多数燃气公司的输差分析都是以天为单位。计算 周期越短 ，得到的数据就会更加准确 ，因此在条件 满足的情况下应尽可能的缩短分析周期。此外还可 以引入 S C A D A系统来对输差进行分析和预警 ， 找到 根源。通过系统对各站的流量 、压力和温度数据进 行分析 ，就能比较准确的确定出现输差的位置和时 间，以便提前做出针对l生 的反应， 有效控制输差网 。 2 ． 4量值溯源法 量值溯源法指绘制一条不确定度曲线 ， 把测量 结果以及相关测量标准联系起来。天然气 的管输企 业需建立预支适应的量值溯源体系。利用实时的监 控值及时发现计量故障，量值溯源法不仅有利于输 差考核 ，还能提高计量精度。 3 降低输差的主要措施 3 ． 1 正确选用仪表 ，注重管道建设管理 降低输差应该从源头做起， 注重测量仪表的选型 工作。 针对 目前繁多的流量计量仪表。除去标准孔板 流量计 ，目前都缺乏相应的标准以及规范支持。早在 2 O 世纪的 3 0 年代， 孔板流量计借助国际经验实行仪 表干校， 后来得到广泛应用。 我国制定了 天然气流 量的标准孔板计量办法 s Y 厂 r 6 1 4 3 1 9 9 6 ， 提供了 天然气计量的依据。 所以， 计量仪表首选标准节流装 置， 若流量变化较大， 要考虑使用宽量程智能差变。 二次仪表选用需考虑计算模型， 尽可能的满足参比条 件一致 ，达到 S Y ／ T 6 1 4 3 1 9 9 6的要求 。 3 ． 2 建立量值溯源链 量值溯源链是保证计量精度的最有效手段。应 该根据每台流量计 的实际情况建立与之相适应的量 值溯源体系。相对于计量气量比较大的孔板流量计 来说，在流量计使用前或者每使用一段时间之后进 第 4 4卷 第 5期 吴 冠 澄 天 然 气 输 差 问 题 分 析 和 控 制 9 7 Y 行相应的实验检定和校准。为保证仪表准确度，最 分析，搜寻问题产生的根源，采取适当的的整改措 好实行在线实时标定。对于计量气量较小的旋进漩 施 ，从而有效控制输差 ，保障企业 的应有利益和稳 涡流量计和涡轮流量计来说，可在使用前和使用一 定发展。 段时间后进行离线标定。 参考文献 3 ． 3 加强计量数据管理 [ 1 ] 阎光 灿 ．世界长输天然气管道综述f J 1 ． 天然气与石油，2 0 0 0 ，1 8 3 要做好管道的置换 、通球扫线过程 以及阴极系 统测试数据的统计工作， 而且定期对历史数据进行 抽查来提高数据的可靠性 。在条件允许的情况下， 尽可能的缩短分析周期 。充分利用 S C A D A系统实 现将计量数据实时远传到总调度进行输差的自 动分 析预警 ，尽早发现源头。 3 ． 4 加强人才队伍管理 在保障计量队伍稳定的情况下，加强计量队伍 的建设和人才培训，确保工作人员具备专业的计量 装置安装和维护能力 ，正确操作计量设备 ，尽可能 降低误差 ，减小损耗。 4结论 导致输差的原因种类繁多 ，应建立定期输差分 析制度，应用正确的方法对输差产生原因进行正确 一 l ． [ 2 ]陈庭煌，杨晓宁， 王玲， 等． 天然气输差问题的分析[ J ] ． 油气储运， 2 0 0 3 ， 2 2 1 3 9 - 4 2 ． ． [ 3]王力勇，宋春慧．天然气长输管道输差控制与分析【 J ] ．油气储运， 2 0 0 7 ， 2 6 4 4 4 4 7 ． [ 4 ]张书丽， 尤永建． 天然气输差的产生原因及降低途径[ J 1 ．天然气与 石油， 2 0 0 6 ， 2 3 3 2 0 2 2 ． [ 5 ]文其志，刘选新， 宋敬涛，等．民用天然气输差分析及其对策探讨 [ J ] ． 重庆科技学院学报自然科学版， 2 0 0 5 ， 7 2 3 4 3 7 ． [ 6 ]吴斌， 刘 明亮天然气计量与输差控制『 J 1 _ 仪器仪表标准化与计量 2 0 0 6 ． 2 3 2 3 4 ． [ 7 ]岑康， 杨炬，李薇，等． 天然气输气干线输差的影响因素及其控制 措施[ J ] ．工业计量， 2 0 0 8 ， 1 8 4 3 7 4 1 ． [ 8 ]陈庭煌，杨晓宁， 王玲， 等．天然气输差问题的分析[ J 1． 油气储运， 2 0 0 3 ， 2 2 1 3 9 4 2 ． [ 9 ] 秦王丹， 谢毅． 天然气计量输差问题及对策研究【 J J ． 科技资讯， 2 0 1 2 f 3 5 1 8 1 8 1 ． 上接 第 9 6 4页 当载体中 S i O 含量为 2 ％时，特征峰强度达到 最大值，活性吸附位含量最高，表明载体中加入适 量的 S i O z 能够显著改变加氢脱硫 C o Mo ／ A 1 O ， 一 S i O 催化剂的载体与活性金属 C o和 Mo 的相互作用 ， 从而提高金属在加氢催化剂载体上的分散性能，产 生更多活性吸附位 。 参考文献 [ 1 ] 姚 国欣 ，刘伯华． 2 l 世纪的炼油技术和炼油厂 2 [ J 】 _炼油设计 ，2 0 0 1 ，3 1 2 1 - 7 ． [ 2] 郑字印， 刘百军． 加氢精制催化剂研究新进展 工业催化， 2 0 0 3 ， 1 1 7 1 - 6 ． [ 3]郭金涛 ，田然 ，张志华 ，等． 新型体相柴油加氢精制催化剂的研 制[ J ] ．石油炼制与化工，2 0 1 0 ，4 1 6 2 6 2 9 ． [ 4] 辛勤，罗盂飞 ，现代催化研究方法[M] ． 北京科学出版社，2 0 0 9 ． [ 5] 辛勤．催化研究 中的原位技术[ M] ．北京 北京大学出版社 ，1 9 9 3 1 4 9 1 6 4 ． 【 6] R y e z k o w s k i J ．I R s p e c t r o s c o p y i n c a t a l y s i s[ J J ．C a t a l y s is T o d a y ，2 0 0 1。6 8 2 6 3 3 8 1 ． 【 7 ] 辛勤 ， 梁长海．固体催化剂的研究方法【 J 1 ． 石油化工，2 0 0 1 ，3 0 1 7 2 8 5 ． [ 8 ]尹元根． 多相催化剂的研究方法[ M] ． 北京 化学工业出版社 ，1 9 8 85 4 5 - 6 0 4 ． [ 9] 左东华 ，Ma u g F ，聂红 ，等． 硫化态 N i W／ A 1 0 ， 催化剂加氢脱硫 活性相的研究 I I I ．低温 C O 吸附一 原位红外光谱表征[ J 】 ． 催化学 报 ，2 0 0 4 ，2 5 5 3 7 7 3 8 3 ． [ 1 0 j T r a v e r t A，D u j a r d i n C，Ma u g F。 e t a1 ．C O a d s o r p t i o n o n C o Mo a n d N i Mo s u l fi d e c a t a l y s t s a c o mb i n e d I R a n d D F T s t u d y【 J J ． J o u r n a l o f P h y s i c a l C h e mi s t r y B ，2 0 0 6 ， 1 1 0 3 1 2 6 1 1 2 7 0 ． [ 1 1 ] 张新堂 ， 李欣，孙海燕 ，等．C o M o ／ A 1 0 耐硫变换催化剂的表征 研究[ J J _ 燃料化学学报 ，2 0 0 3 ，3 l 1 6 5 6 9 ． 1 l 2 J E i s c h e n s R P ，P l i s k i n W A ． T h e i n f r a r e d s p e c t r a o f a d s o r b e d m o l e c u l e s f J ] ． A d v a n c e s in C a t al y s i s ，1 9 5 8 ，1 0 1 5 6 ． 1 1 3 J Mo r t e r r a C，B o l i s V，Ma g n a c c a G ．I R S p e c t r o s c o p i c a n d mi c r o c a l o r ime t r i c c h a r a c t e r i z a t i o n o f l e wi s a c i d s i t e s o n t r a n s i t io n p h a s e 1 A 1 2 0 3 u s i n g a d s o r b e d C O[ J 】 _ A m e r i c a n C h e m i c a l S o c i e t y ， 1 9 9 4 ， 1 O f 6 1 1 81 2 1 8 2 4． [ 1 4 j Ma u g 6 F，L a v a l l e y J C ． P T I R s t u d y o f C O a d s o r p t i o n o n s u l fi d e Mo ／ Al 2 O3 u n p r o mo t e d o f p r o mo t e d b y me t a l c a r b o n y l s T i t r a t i o n o f s i t e s[ J ] ． J o u r n a l o f C a t aly s i s ，1 9 9 2 ，1 3 7 1 6 9 - 7 6 ． 1 1 5 j D u j a r d i n C，L 6 1 i a s M A，G e s r e l J ，e t a l T o w a r d s t h e c h a r a c t e r i z a t i o n o f a c t i v e p h a s e o f C o Mo s u l fi d e c a t a l y s t s u n d e r r e a c t i o n c o n d i t i o n s Pa r a l l e l b e t we e n I R s p e c t r o s c o p y，HDS a n d HD N t e s t s[ J 1 ． Ap p l i e d C a t al y s i s A G e n e r a1．2 0 0 7 ．3 2 2 4 6 5 7 ． [ 1 6] 齐和 日玛 ，袁蕙 ，李会峰，等．F C C汽油选择性加氢脱硫 C o M o ／ A 1 O ， 催化剂的 C O吸附原位红外光谱表征 叭石油学报 石油加 工 ，2 0 1 1 ，2 7 3 4 2 9 4 3 3 ．