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长庆油田天然气流量计量实流校准、比对系统
点击次数:707 发布时间:2015-03-30

0、引言
  流量是工业生产过程中非常重要的参数, 在油气田开发过程中, 流量计量贯穿于生产全过程, 任何一个环节都离不开流量计量。流量计量又是企业经济核算的重要依据, 流量计量准确可靠是保证企业取得zui佳效益和保证生产正常、进行的重要手段。但是, 流量测量是一项极其复杂的技术, 其测量精度受多方面因素影响, 如介质物性、安装条
件、操作条件、流动特性及环境变化等。因此, 必须建立统一的检定流量测量仪表准确度的方法, 确保流量仪表满足生产工艺要求, 保证贸易平等。
  长庆油田天然气流量测量采用孔板流量计、智能旋进流量计、涡轮流量计、超声波流量计等, 其中内部计量以孔板流量计为主, 外输贸易计量基本采用多声道气体超声流量计。长庆油田公司天然气计量站负责气田流量计的检定工作, 对孔板流量计的检定一直沿用几何检定(验) 法; 智能旋进流量计多采用实验室流量检定装置离线检定, 使用空气和低压天然气作介质, 负压检定; 超声、涡轮流量计则采用离线送检形式检定。随着实流检定技术的不断发展, 长庆油田逐步建立起完善的天然气实流检定系统, 显著提高了整个计量系统的可靠性和可信度。
  2004 年长庆油田引进了移动式在线实流检定装置, 2008 年又建成了固定式在线实流校准系统, 使长庆油田天然气计量系统实现了在线实流检定、校准。
1、移动式在线实流检定装置的应用
1.1 应用背景
  随着长庆气田生产规模的不断扩大, 生产过程中流量检测仪表的数量不断增加, 由于气田站场分散, 因此需要一种移动式检定装置。目前大量应用的孔板流量计由于易受安装管路不规范、实际气体流动特性、引压管路不当、孔板污损等多方面的影响, 测量的精度低, 因此需要用移动式在线实流检定装置加以更新。
1.2 标准表选型
  气体涡轮流量计具有测量精度高、性能稳定、影响因素少、量程比宽等特点; 多声道气体超声波流量计具有准确度高、适用的流量范围大、无磨损、无移动部件、无压力损失、维护量小等特点。因此选用0.5 级高精度气体超声波流量计作为现场比对表, 选用0.2 级气体涡轮流量计作为标准表。
1.3 检定流程及特点(见图1)
  检定方式为双标准表串联法, 两个标准表应为不同工作原理的仪表。设计一路DN 250 mm 进气管路, 安装气体超声波流量计; 设计两路出气管路,根据长庆气田在用天然气流量计量仪表的情况, 一路为DN 300 mm, 另一路为DN 100 mm, 并各安装气体涡轮流量计作为标准表, 表后安装电动调节阀。该检定方式的特点为:
(1) 将原设计汇管T 型连接改为弯头连接。

(2) 在表前10 倍直径处安装板式流动调整器; 超声波流量计前设20 倍直径长的直管段, 涡轮流量计前设15 倍直径长的直管段。
(3) 出气管路表后安装流量调节阀, 进气管路表后设在线式全组分分析仪。
(4) 橇装集成, 整车标定(科罗拉多工程实验室有限公司CEESI 出具实流检定的测试文件)。
1.4 技术指标
总不确定度: 制造完成对整套装置不做任何修正时≤0.6 %, 经标定修正后≤0.5 %。工况流量范围: 50 ~5 000 m3/h。设计压力: 6.3 MPa; 工作压力: 4.0 ~ 6.0 MPa。
整套装置压损: 不大于工作压力的4 %。检测仪表准确度: 超声波流量计≤0.5 级, 涡轮流量计≤ 0.2 级, 温度变送器为± 0.1 ℃, 压力变送器≤ 0.075 级, 压缩因子计算精度≤0.3 级。防爆等级: dIIBT4。
1.5 检定装置的基本配置(见图2)

  整套装置主要包括: 标准表及计量直管段部分、色谱分析系统、流量计算机、数据采集处理系统、流量调节控制系统、橇座及工艺连接管件、配套仪表及变送器、控制室、底盘车及防护箱等。
  整套装置一次设计完成, 检定装置整体组装成橇, 并与底盘车牢固固定。现场作业时整套装置,除工艺连接管件外, 无需作任何相对移动(放置在底盘车上), 只需和现场标定预留口进行流程连接。
整套装置(含底盘车) 的规格尺寸为: 12.192m(长) × 2.4 m (宽) ×3.887 m (高)。
牵引车采用美国AMERITRAIL 公司生产的底盘, 总质量23 t。牵引车是用来运输拖车及背负标定装置的, 选用北方奔驰生产的ND4180D291BJ 型重型汽车, 该车zui大牵引质量为31 t, 两车合计总质量为28 t。
2、固定式在线实流校准系统的应用
2.1 工程建设概况
  由于气田内已建的外贸计量标定预留口不符合移动式在线实流检定装置工艺连接的要求, 因此2005 年对计量口进行了相应改造, 但有部分外贸计量口不满足改造的条件。为了对气田内无法改造标定口的流量计实施离线实流检定及流量核查, 在*采气厂的*净化厂配气总站建立固定核查装置, 实现贸易流量计的在线实流检定及流量核查。
2.2 固定检定设计流程(见图3)

固定检定区内并联设计规格为DN 300、DN 250、DN 200、DN 150 mm 的检表口, 其中DN 300 mm 的管路上安装固定核查超声流量计。正常供气条件下, 能实现*净化厂的所有外输贸易计量的超声波流量计与DN 300 mm 核查流量计的串联连接, 从而可实现被检流量计的流量核查。DN 250、DN 200、DN 150 mm 的其他被检流量计可安装在检表口上,从而与移动式在线实流检定装置串联, 由此可对其中任一规格的流量计进行实流检定。
2.3 固定式检定装置的基本配置
  固定式在线实流校准系统主要包括: DN 250、DN 200、DN 150 mm 三条不同规格的被检表测试管路、DN 300 mm 的核查管路、接线箱。核查表采用DN 300 mm 的超声波流量计。
3 现场检定程序(见图4)

  被检流量计的精度测试是在同*量点以主标准涡轮流量计的示值为标准与被检流量计进行比较。检定过程中每调一个流量点, 应待压力、温度、流量稳定后方可进行检定。每个流量点采集5个累积流量值, 每个检定点取值3 min, 在此期间同时采集标准表、核查表、被检表的流量值及被检表原计量系统的流量计量数据。测试过程中应记录瞬时流量值、流体温度、压力、气体组分、时间、大气压等参数。
被校流量计相对误差的计算, 不应超过被检表精度等级的百分数, 其公式如下:
Eq= { (qi - qs i )/ qs i }× 100% (1)
式中 Eq———流量计瞬时流量相对示值误差;
     qi———第 i 个检定点被校流量计瞬时流量值;
     qs i———第 i 个检定点标准装置瞬时流量值。
     EQ = {( Qi- Qs i ) / Qs i } × 100% (2)
式中 EQ———流量计平均累积流量相对示值误差;
     Qi———第 i 个检定点被校流量计测得的平均累积流量;
     Qs i———第 i 个检定点标准装置测得的平均累积流量。
被检流量计仪表系数MF 是在被检流量计超过其准确度等级要求时, 用于修正计量结果, 使其精度提高的修正系数。
MF= qsi / qi (3)
4 在役检定装置的状况
  目前使用的移动式在线实流检定装置为长庆油田天然气zui高计量标准仪器, 装置的检定是在国际上公认的美国科罗拉多工程实验站进行的, 系统不确定度为0.5%。按照国家计量检定规程规定检定周期为1 年, 目前我国具备检定条件的仅有正在建设的西气东输南京计量中心。

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