天然气长输管道输差控制与分析.pdf

油气储运 天然气长输管道输差控制与分析 王 力 勇 宋 春 慧 中国石化 中原油 田济南 天然气管输 处 王力勇宋春慧 天然气长输管道输差控制与分析 ， 油气储运 ， 2 0 0 7 ， 2 6 4 4 4 4 7 。 摘 要 针对 目前天然气管输企业发展过程 中存在 的输差控制 问题 ， 指 出应建 立天然气集输 平衡与输差分析机制， 并分析 了其影响 因素。在 当前技术及管理现状 的条件下对输差、 输差定位基 础工作 、 输差 分析 与输差 控制 等 问题 进行 了探 讨 ， 提 出 了天 然 气输差 控制理 论和 输差 分 析方法 。 主题词 天然 气 管道 输差控 制 分 析 天然气输差控制概述 引起天然气长输管道输差可能有两方面原因， 一 是计量仪表故障或误差造成的输差 ， 二是非计量 漏失造成的输差 。输差控制就是从计量数据人手， 通过对计量信息的分析， 定量输差 的异常程度， 定性 输差 引起 的原 因 ， 定位 输差 发生 的 区域 ， 采取 相应 的 措施 ， 将输差控制在可接受的范围内。 1 、 天然气 输差 天然气输差是指天然气在长输管道输送过程 中 的量值减量。 ， 其计算式为 r丁 r丁 △一 I Q d t I Q ， d t 1 J 0 √ 0 式中 △ 天然气输差 ， m。 ； Q ， 流入集 输系 统 的气 量 ， m。 ； Q 流 出集 输 系统 的气 量 ， m。 ； t 时 间 ， S ； T 时 间周 期 。 对于一个管网系统， 有多个流入和流出的量 ， 式 1 可变 为 △一 l Q “4 - Q z 4- ⋯ 4- Q d t √0 r丁 一 l Q， 4-Q， z 4- ⋯ Q d t 2 √ 0 天 然气计量 是一种多参数 的间接动态测量过 程。 。从天然气流量计算公式可以看 出， 影 响天然 气流量的因素很多 ， 参与计算的变量有 2 3个 ， 影响 计 量值 的有 3 O多个 因素 。在流量 计 算过程 中 ， 由于 人 、 环 境和管 理 等 因素 使得 天 然气 流 量 的 实 际不 确 定度高于 S Y／ T 6 1 4 3 --2 0 0 4 用标准孔 板流量计测 量天然气流量 所规定的不确定度估算方法所得 到的结 果 。 以某天然气 管输企业为例， 输气量 为 1 O 1 0 m。 ／ a ， 按天 然气输差 1 计算 ， 则天 然气输差可达 1 0 0 0 1 0 m。 ／ a ， 计 量误 差 给 一个 企 业 带来 的天 然 气 损 失 是 巨 大 的 ， 因 此 进 行 天 然 气 的 输 差 控 制 与 分析对提高企业效益 、 降低成本具有十分重要的 意 义 。 2 、 天 然气 输差定 位 基础 工作 对于一个复杂的天然气输送管 网系统来讲 ， 一 方 面需 要及 时发 现天 然气输 差 ， 另一 方面要 迅速 地 5 0 mm水泵和一个 5 0 mm 阀门， 离心泵启动前， 将 阀门打开 ， 再利用水泵往离心泵进水管内灌水， 灌满 水后关闭水泵和阀门。应该指 出， 由于该 阀门与离 心泵配套使用， 并不参与试压， 因此阀门的公称压力 应 为 1 ． 6 MP a 。 采用小型离心泵试压方法在仪征一长岭石化原 油管道工程中的江西九江长江定向钻穿越工程、 湖 北 赤壁 长江 定 向钻 穿越 工 程 、 江 苏 南京 滁 河 支 流 定 向钻穿越工程试压 中得到了应用 ， 效果 良好 ， 该试压 方法也适用于中短距离管道的试压。 *2 5 0 0 2 2 ， 山东省济南 市槐荫 区营市西街 8号 沧源宾馆 ； 电话 0 5 3 1 8 1 3 0 2 6 1 2 。 收稿 日期 2 0 0 6 一 O 1 0 4 编辑 吕 彦 维普资讯 第 2 6 卷第 4 期 王力勇等 天然气长输管道输差控制与分析 找到输差 的位置 ， 这些都 需要 进行输 差定 位基础 工作 。 1 计量 资金投 入 为了及时、 准确的完成输差分析任务 ， 需要对输 气管网的计量设施 不断完善 ， 加 大计量资金投入 。 投入的资金主要用 于计量完善 资金、 计量改造资金 和计量专项资金三个方面。 ①计量点计量器具要配备完善 。例如实现“ 站 有计量、 线有计量” ， 即每座站的进出口有计量 ， 每条 线的起点和终点都有计量 。对于站 内水套炉和加热 炉的燃气消耗 ， 放空火炬的放空量等都要配备计量 装置 。 ②用于提高计量准确性的计量改造投人。旧的 计量装置均存在一些问题 ， 提高计量准确性的 目的 就是要缩小计量误差带给计量人 员分析输差 的盲 区。例如 ， 通过计量改造 ， 如果将计量误差为 2 9 ／ 6 的 计量装置降到误差为 1 9 ／ 6 ， 就能够发现 1 9 ／ 6 以外的非 计量漏失 见图 1 。 发 图 1 缩 小输差 盲区 ③设立计量专项 资金进行 日常计量管理 ， 主要 用于计量器具周期检定 、 计量器具准确性抽查和计 量器具的备品、 备件添置 如备用孔板 、 密封 圈的更 换， 仪表备件的更新等 ， 从而保证计量“ 四率” ， 即计 量配备率 、 计量 投运 率 、 计 量周 检 率 以及 计量 准 确率。 2 网络化 输差控 制 管理 由于过去对计量管理的粗放型模 式， 管理层只 要求各单位把好外销计量关 ， 对于 内部计量 的准确 性没有严格要求 ， 因此 内部各单位相互之 间计量交 接松懈 ， 没有降低天然气输差的意识 。过去输差分 析比较粗 ， 仅仅考虑一个企业总的天然气综合输差， 而没有把输差分解 到某站、 某线 或某单位 的输差 。 再加上计量数据信息传递不畅 ， 对天然气管道盗气 堵孔指导不及 时， 致使非 法盗 气得不 到有效扼制 。 因此 ， 制定完善 的计量管理制度 ， 规范计量管理 机 制 ， 建立网络化输差管理体系， 实行全员管输差 ， 从 而在有形的输气管网形态上迭加 了一层无形 的天然 气输差管理网络就显得非常必要 。 3 计量 数据 确认 计量数据是客观存在的， 如果不对计量数据进 行有效地控制 ， 这种客观性就容易产生偏差 ， 给输差 分析带来 困难和误导。如何对数据进行管理， 是现 代计量管理的新课题 。以下是一种“ 计量数据交换 签认控制法” ， 即交 、 接 、 签、 控等内容。 ①交计量管理部门分别在天然气管网上重要 点和单位管理区域分界点设立计量交接点， 一般将 管道起点作为计量交接点 见图 2 ， 由交方单位 操 作人员负责计量仪表 的使用、 维护、 校准管理 ， 天然 气流量由交方专职计量员确定和计算。 图 2分 界 计 量 交 接 点 的 区域 划 分 ②接 接方单位派人到交方计量站进行监督 ， 参与仪表 回零 、 检查 、 校准、 流量计算等过程， 发现问 题及时协商解决 。 ③签 每 日流量完成计量后， 接方人员确认无 误 ， 应在计量交接单签字认可 ， 每月底 由交方专职计 量员填写 天然气计量交接凭证 ， 到交方计量处签 字。如接方提出异议 ， 可以拒签 ， 交 由计量管理部门 负责调查仲裁。 ④控 实施企业 内部 的计量监督 ， 计量管理部 门一方面进行现场计量器具 的抽检 ， 月抽检数量要 达到 3 O ％以上； 另一方面要对计量历史数据进行抽 查 ， 每月进行一次计量监督考核评比， 从而大大提高 计量数据的可信度 。 4 巡线作 业 天然气管道经常会遭到不法分子打孔 、 盗气 ， 造 成天然气的巨大损失 。巡线工作 的主要 内容有。 ①找盗气大户 目前 ， 高能耗的珍珠岩厂、 玻璃 丝绵厂等用气量相当大， 所以巡线 的重点应放在寻 找盗气大户上， 要对其炉数 ， 管道走 向， 用气量 了如 维普资讯 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 4 6 油气储运 指掌。夜 间观察工厂 的火光 ， 烧煤 的工厂火光是红 色， 上方带黑 ； 若火光是红中透蓝 ， 就可能使用了天 然气。 ②关注新建工程 天然气管道建设周期长 ， 有 一 些盗气 孔在 管道 还 未 投产 时 就 已经 干疮 百 孔 ， 这 是盗气分子在管道下沟深埋时就预打了盗气孔 ， 并 建好 了盗气管道。所以， 对新 建管道应立即跟上巡 线队伍， 不能等投产交工后再实施巡线 。 ③注意新土和新建筑 安装盗气孔需要动土 ， 巡线时要特别注意管道周 围是否出现 了新土 ， 是否 有新播 种 的植物 。不 法分 子通 常会在 管道周 围新 建 大棚或房屋等 ， 需要重点看护。 ④看漏气点的地面特征如果 出现天然气漏气 点， 青苗发黄， 生长缓慢 ， 树木矮小， 叶黄或早落 ； 土 质变黑 ， 并 伴 有 白色 霉 变 ； 雨 后 会 出现 明显 的 气 泡 带 ； 冬 季雪 天 ， 在 漏气处 不易堆 积雪 。 二 、 天然气输差分析方法 1 、 天然气输差分析 输 差 一般 按 E 1 分析 制 度进 行 ， 由资料 员 收 集 各 计量仪表的计量数据 ， 编制天然气输差分析 E l 报表 ， 为了便于描述输差 ， 可将输差分为站输差 、 线输差以 及 综合 输差 等 。 1 站 输 差 △ Z 一∑ 一∑Q 3 式 中△ Z 站输差， m。 ； ∑Q田 出站总气量， m。 ； ∑Q 进站总气量， m。 。 2 线输 差 △ 一∑Q Z D 一∑Q 。 D ∑Q ∞ 4 式中 △ 线输差 ； ∑QZ D 终点总气量， m3 ； ∑QQ D 起点 总气 量 ， m。 ； ∑Q∞管存变化量， m。 。 3 综合 输 差 计算一个天然气管输企业 的天然气综合输差就 需要按总外输气与总购气量之差进行物料平衡 。 天然气综合输差必须做到三个等于 一是综合 输差等于总出与总进之差； 二是综合输差等于所有 的站输差与所有的线输差之和； 三是综合输差要等 于所有的基层单位的输差之和。输差分析如果做到 了三个等于， 就有利于对输差进行准确定位。 2 、 天然气输差分析方法 对天然气管网进行输差分析 ， 就需要及时暴露 输差问题 ， 尽快将问题交给计量人员和巡线人员 ， 一 方面促使计量人员进行计量仪表 的校准， 确认产生 输差的原因； 另一方 面帮助巡线人员有针对性地加 强巡线 ， 找 到丢气 的地点 。输差 分析 的常见方 法 如下 。 1 计 量先 行 法则 天然气输差是由很多因素引起的。输差分析应 首先定位计量仪表的原 因， 不能一开始就把输差问 题归结于管道泄漏， 因为计 量仪表 出现故障的可能 性远远大于管道泄漏 的可能性 ， 而且计 量仪表 的处 理相对 比较容易和及时。因此， 坚持“ 输差一出、 计 量先行” 的原则 ， 将有利于输差 问题的解决。 2 瞬 时流 量平衡 法 则 任何一个计量人员到达现场后都要及时地解决 问题。对于小区域的计量误差 ， 例如某站的输差较 大 ， 可以对计量仪表立即进行检查和校准， 然后对仪 表进行封装。通过求取 每一 台流量计 的流量瞬时 值 ， 进行 现场 流量 平 衡 ， 如 果 不 在误 差 范 围之 内 ， 就 需要继续查找输差原因， 直到平衡 为止。对相距较 远的线输差 ， 可以通过手机进行现场通信， 两边同时 求取某一瞬时流量 注意考虑管存的变化量 ， 观察 输差 的变化情 况 。 3 计量数 据 跟踪 法 则 一 般天然气管网的计量数据都具有量值传递性 质 ， 要分析一台计量仪表 的准确性 ， 只要知道该计量 点的上、 下游计量点 的计量数据， 根据对 比就可以分 析该计量数据的准确与否 。例如 ， 一般 贸易计量交 接仪表下游安装了用户的核查流量计。通过向用户 了解这台流量计 的量差情况就可以查出贸易计量流 量计是否运行正常， 是否影响了整条管道的输差。 4 输差 曲线 对 比法则 在大量的计量数据采集后， 可以将综合输差、 各 线输差、 各单位输差都做成输差曲线 ， 当某一条输差 曲线与综合输差曲线走势相关 时， 该线存在输差问 题 的可能 性就 较大 见 图 3 。 5 逐 一 剔 除 法 则 在天然气输差分析中， 可能要面对的问题较多 ， 维普资讯 w w w . b z f x w . c o m 第 2 6 卷第 4期 王 力勇等 天然气 长输 管道输 差控制与分析 例如综合输差为 1 1 0 m。 ， 而这 1 1 0 m。 分布在 多线和站上 ， 要解决这些问题 的难度就很大 ， 需要逐 一 剔除。在现场 ， 如果发现某一线输差较大， 可采用 分段停止该管道输气 ， 查看其中的管道压力降情况 ； 如果集气站输差异常 ， 可以采用倒换支路的方法 ， 观 察其后 的输差变化情况。 一 量 呈 一 j型 簿 ＼ 二二 ～ 6 一 ＼ ／ 、／ 线 输 差 ＼ 图 3输 差 曲 线 对 比图 6 缩 短周期 法 则 天然气输差是一分一秒累计起来的， 仅仅靠 日 输差分析是不够的， 条件允许的情况下应缩短分析 周期。可以使用 S C A DA系统进行输差 自动分析预 警 ， 及时找到输差的源头 ， 如调度人员每小时收集到 各 站 的压力 、 温度 和流量 数据 ， 就可 以准确 的确定 管 网输差的形成情况 ， 提前对输差做出应急反应 ， 从而 达到降低输差的 目的。 7 量值 溯 源法则 量值溯源是通过一条具有不确定度的不问断比 较链 ， 使测量 结果 能够与有 关 的测 量 标准联 系起 来n 。天然气管输企业应根据 自身的特点 ， 建立 与 之相适应的量值溯源体系。天然气输差的实时监控 有利于计量故障的及时发现 ， 而量值溯源既保证 了 计量准确可靠 ， 又为输差考核提供准确的数据 ， 因此 量值溯源应与输差管理相配套 。 总之 ， 天然气 长输管道输差控制与输差分析是 全面应用天然气计量知识 ， 灵活处理现场计量故障 的综合技能， 通过计量人员的卓有成效的艰苦努力， 坚持诚信为本， 求真务实 ， 一定能有效地控制输差， 实现供需双方双赢 。 参 考 文 献 1 ， 蒋大旭郑 开银 天然 气 自动计量 教 程， 中国计 量 出版社 北 京 ， 2 0 0 4 。 2 ， s Y／ 1 ’ 6 1 4 3 2 O O 4用标准孔板流量计测量天然气 流量 。 收稿 日期 2 0 0 5 1 2 - 3 0 编辑 孟 凡强 上 接 第 4 1页 1 6 9 5 k N， 则 风索 主索安全 系数 K 分 别为 ， K 墩 ， 经过计算 ， 按最 大拉力计算 ， 风索锚 固墩抗滑移 一 1 6 9 5 ／ 4 8 1 ． 5 3 ． 5 2 ， Kx v 一1 6 9 5／ 5 4 1 ． 3 3 ． 1 3 。 安全系数为 2 ． 2 ， 抗倾覆安全系数为 5 ． 8 ， 符合规范 要求 。 四、 风索主索端部锚具验算 六、 结论 由上述测量结果可知， 风索主索受力较大， 分别 为 4 8 1 ． 5 k N和 5 4 1 ． 3 k N， 设计 风索主索预拉力为 2 0 0 k N， 大大超过了设计预拉力值 。由于西岸上游 侧风索端部水平偏角为 1 6 ． 1 4 7 。 ， 在拉弯状态下 ， 风 索端部螺栓的最大应力为 4 5 2 MP a 。受力测量 时风 速 很小 ， 忽 略不计 ， 如 果 按 0 ． 4 k N 的基 本风 压 施加 风荷载 ， 风索端部螺栓的最大应力将达到 6 4 0 MP a ， 超过了螺栓的屈服强度 5 4 0 MP a 。因此 ， 风索端部 的螺栓存在安全隐患 。 五 、 风索锚固墩验算 由于风索拉力较大 ， 设计重新核算 了风索锚 固 1 木龙河悬索跨越桥主索索力及其 吊索与风 索拉索索力均小于其破断力 ， 且有较大安全储备， 符 合有关规范要求。 2 风索主索锚 固端处存在较大偏角， 西侧上游 风索主索锚固端处偏角最大， 其偏角为 1 6 ． 1 4 7 。 。 3 桥而上 、 下游相对高程不一致 ， 钢桁架梁存 在一定程度的扭转变形。 4 风索主索端部锚具件 中连接螺栓在基本风 压下存在安全隐患 ， 应采取整改措施 。 收稿 日期 2 0 0 5 1 2 - 1 2 编辑 仇斌 8 6 4 2 o 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载