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我国天然气流量计量存在的问题及对策
点击次数:597 发布时间:2015-06-18

一、前言
  天然气作为一种能源和化工原料其计量越来越被人们重视,可以说,天然气流量计量已成为天然气工业发展的重要制约因素。准确地进行天然气流量量测量是企业部门进行经济分析,降低运行成本、确保安全生产的关键一环,直接地影响着一个企业的经济效益和社会效益,倍受供需双方关注。
二、天然气流量计量存在的问题及产生的原因
  我国天然气计量起步较晚,多年来我国天然气流量计量一直以体积流量为结算依据,国家石油行业标准已明确规定以温度293.15K(20℃),压力101、325kPa时的状态为天然气计量标准状态。从20世纪70年代以来,我国参照国外系列标准,结合自己的实际情况。进行了新型计量仪表的研制,提高了仪表的测量精度、可靠性,并且在天然气仪表的选型、使用、安装、维护、管理、气质分析等方面作了相应的工作。得出一些较重要的结论。
同时对现场阻力件、复杂工况的影响,摸索出了一些成熟的经验。制定了SY/T 6143—2004{天然气流量的标准孔板计量方法》、GB/T 18604—2001用气体超声流量计测量天然气流量以及GB/T 11062—1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》等一系列天然气计量标准。但是,我国天然气计量总体水平与同际先进水平间仍然存在显著差距。总体上讲,设计、安装不符合SY/T 6143—2004标准;计量仪表合格率低;仪表缺少通用性、互换性好的智能型二次仪表;计量系统在线检定溯源陛差。
1.计量标准。在天然气计量的相关标准中,流量计量
  标准是主要的。另外它还应包括天然气密度、组成、发热量、压缩因子等相关参数的测量和计算标准,还有仪器仪表、设计及安全等标准。天然气计量涉及到设计、建设、投产、操作、维修、检验、检定以及安全环保等各个方面。因此,其相关标准是很广泛的。国外相续推出了具有代表性的标准,如AGA NO.3、AGA NO.7、AGA NO.8、A—GANO.9、ISO5167、ISO9951、ISO/TR12765、ISO/DS112213等。但我国尚未形成天然气计量的系统标准。国内目前在天然气计量中采用“天然气流量的标准孔板计量方法"(SY/T6143—004),GB/T 18604—2001用气体超声流量计测量天然气流量,“天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法"(GB/T11062—1998)等计量标准。但这些标准尚没有覆盖天然
气计量的各个方面,特别是在天然气贸易计量中缺乏天然气计量系统统一的、系统的技术标准。为了适应我国天然气日益化的需要,必须加快我同天然气计量标准的接轨。
2.计量仪表。天然气流量计量仪表品种多,计算类型是五花八门。目前我国天然气计量仪表主要有孔板流量计、涡轮流量计、超声流量计等。
(1)孔板流量计在我国应用历史比较悠久,主要应用在使用天然气历史比较长的地区人,如川陕一带。该流量计具有结构简单,安装容易;无可动部件,性能可靠,耐用;标准规定zui全;按标准制造的孔板不需要标定;价格便宜等优点。缺点是压损大时不适宜长输管线计量;量程比小;前后直管段要求长,占地面积大;输出信号为模拟信号,重复性不高;对整套流量计的精度影响因素多且错综复杂,很难提高测量精度。天然气行业采用孔板流量计作贸易计量的约占95%以上。尽管孔板流量计计量已经是一项成熟的技术,但对于如何确定和减少天然气计量误差仍然需要进行革新和改进。在实际生产中通常采用流量调节器来减少孔板上游管线安装质量对计量精度的影响。
(2)涡轮流量计是一种利用气体推动流量计转子转动,通过测转子转动次数来计量气体流量的流量计。具有测量精度高,测量范围、量程比宽;输出为脉冲频率信号,便于和计算机配套:结构紧凑轻巧、安装维护方便。缺点是有可动部件,易于损坏:抗脏污能力差.对介质的干净程度要求高。因此在其技术发展中要注重以下几个方面:通过改变转子的几何形状扩大流量计的使用流量范围,改善旋转部件的耐磨性,以增加其使用寿命;通过机载微处理器等电子元件随时监测流量计的使用情况。
(3)超声波流量计。超声波流量计是继孔板流量计、涡轮流量计之后第三类适用于高压、大口径、高精度的天然气流量计。该流量计的优点是:工作原理简单,测量精度高,量程比大,能实现双向流量计量,可测量脉动流;适应性强,占地少;无可动部件,坚固耐用。可直接进行清管作业;不受压力、温度、相对分子质量、气体组分变化的影响。缺点是价格昂贵,只适合于大、中口径:对上下游直管段长度等有要求。
  随着天然气在我国能源体系中地位的日趋重要和以西气东输为代表的输气管道的增加,超声波流量计以其非接触式测量的独特优点必将获得更广泛的应用。但就超声流量计而言,仍有一些实际使用中的工作需要做,超声流量计工业化试验试用还需要进一步开展。
(4)高压大流量大口径的超声流量计无法进行标定。
三、计量仪表的检定
  在西气东输工程及其支线天然气工程的流量计都采用了高压、大口径、大流量的流量计,如涡轮流量计和超声流量计,这些流量计满足了现场的实际需要。但这些高压、大口径、大流量的流量计也存在一此弊端:如在国内无法进行正常的周期检定,无法进行实流检定,检定费用高、现场拆卸不容易等。由于天然气流量计的计量特性和测量不确定度要通过在高压天然气流量标准装置上进行实流测试和校准才能确定。在许多有关天然气流量计量的标准和技术报告中,都要求在尽可能接近流量计实际工作条件下对流量计进行实流检定或校准。这些问题的存在严重影响了天然气的发展和贸易计量的准确性。
所以,建立天然气流量计量检定标准和高压、大流量的实流检定站是非常必要的。
四、解决天然气计量问题的途径
  加强天然气运行管理、提高人员素质。由于流量计本身的工作原理与结构特点,流量计对天然气的气质的洁净度要求比较高,再加上在安装时或长期使用中由于流体介质腐蚀、磨损、沾污等容易造成计量误差。因此,应严格按照技术要求安装流量计量系统,消除安装误差,并加强对职工的培训,不断提高职工素质。在使用过程中,操作人员应按照操作规程做好系统的检修,维护,保养工作,延长其使用寿命,减少计量误差。同时,在实际应用中应强化宣贯计量标准力度。
2.流量计的准确选用。随着天然气的广泛使用,各种不同使用状况和需求对流量计量的要求有很大的差别,同时,由于气体的可压缩性,流量的测量,气体要比液体困难得多。若要求气体计量达到相当高的精度,则计量仪表的经济投入必然巨大。因此,合理选择测量方法及功能、特性、经济适用的流量仪表是非常必要的。在流量计选用上首先选用标准节流装置,当流量变化范围大时要考虑用宽量程智能差变,其它类型检测仪表在相应的计量天然气的标准出台前,应慎重选用,二次仪表计量规范应符合SY/6143—1996的要求。
3.加强技术培训,借鉴国外经验。从国外情况来看,在天然气贸易中能量计量领域中几乎已全面取代传统的体积计量,而我国的天然气领域中体积计量仍占统治地位。随着市场经济的完善、天然气供需矛盾的突出以及壳牌等外资企业的不断进入,我国天然气计量与接轨已经成为我们面对的现实,借鉴国外天然气计量先进经验,实行能量计量已迫在眉睫。为了尽快与接轨,使用单位可以与各科研究所联合攻关,开展天然气能量计量的试验工作,并在此基础上完成标准化。
在引进国外先进的在线气相气色谱系统和流量计算机技术的基础上发展适合我国国情的天然气能源计量系统。
4.尽快完善天然气高压、大口径、大流量的实流检定站,并加强天然气流量标准装置的关键比对。目前,我国已建成两个高压、大口径、大流量的实流检定站,分别为国家原油大流量计量站成都天然气流量分站和西气东输南京天然气流量分站。成都天然气流量分站只能检定压力低于4.0MPa的流量计,南京天然气流量分站虽已建成,但还没有建标,现在还不能对外进行流量计检定。另外随着经济化,迫切需要协调和统一各国家的天然气流量量值。WTO推荐计量委员会(CIPM)建立所有涉及贸易交往中各重要量值测量的统一标准和检定标准。我国应积极采用欧盟指令(MID),积极组织参加计量关键量量值比对。我国西气东输管道公司南京计量测试中心的高压天然气流量标准建标考核完成后,应尽早参,增强检定、测试和校准结果的互认性。

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