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天然气流量测量中的几个问题及气体组分的影响
点击次数:589 发布时间:2015-08-06

标准分输站的计量系统,由于比较成熟和规范,所以在设计和安装方面基本上不存在大的问题,主要是使用和维护问题:一是由于气质的原因,节流装置(或流量计)及其直管段长期运行后必然存在积尘,但是由于清理工作的劳动强度很大,加之计量管理人员对此问题的认识不足,个别企业自安装运行至今几乎未做过任何清理。笔者曾亲眼所见某直管段管壁积尘达2~3mm,孔板阀上游底部积尘厚度达10mm。二是对于孔板计量系统,某些企业两年甚至更长时间才更换一次孔板。我们知道,孔板的锐度是一个很重要的指标,由于气流的冲刷加之气体中所夹带杂物的碰撞,孔板使用一段时间后锐度肯定要因磨损而变差,甚至内径也可能被冲刷变大,这些都是造成计量偏差的原因。为了减小计量偏差,笔者所在公司的孔板每年更换两次,而与我们关联的下游某用户却是两年更换一次孔板。
我们曾做过输差对比分析,结果每次换上新孔板时输差就突然变大,然后逐渐减小,只要他们更换了孑L板,则输差立即减到zui小。事实证明,孔板必须周期性更换,才能保证计量持续准确。撬装设备使用灵活、方便,不失为一种成本低廉、快捷方便的供气设备。但是,目前国内的撬装设备制造厂鱼龙混杂,不规范的撬装设备比比皆是。
因此,撬装设备的选用必须慎重。
气体组分对流量测量的影响。对于没有进入SCADA系统的分输站来说,天然气流量计的组分或密度是难以及时更新的,所以普遍采用某一平均定值。
另外某些流量计不支持组分输入,只能输入相对密度(并且只能保留两位到四位小数),这些都是造成计量误差的因素。笔者曾在同等条件下取3组气体组分进行计算(如表1),结论是:①气体组分对相对密度系数和超压缩系数影响较大;②相对密度系数每变化0.01则造成流量变化0.78%。

天然气流量计信号传输方式对计量的影响及时钟精度问题
图4和图5是目前大多数天然气贸易计量的系统构成和信号传输方式。从图中可以看出,其中的信号传输采用的是传统的模拟信号,这是一种很成熟的、抗干扰能力很强的信号传输方式。但是,我们应该注意到,作为信号的接收端,流量计算机和RTU都是数字设备,并且数字化的智能变送器也已广泛使用。智能变送器的工作原理(图5)是:*步将被测物理量转换为电量并放大,第二步进行A/D转换,第_三步进行运算,第四步完成D/A转换和V/I变换输电流信号并叠加HART协议数字信号(目前,HART协议大多数情况下仅用于变送器的调整和校验)。由此看来,这种系统构成方式实际上是增加了四级信号变换误差,即变送器输出的D/A转换和V/I变换,流量计算机或RTU的输入I/V变换和A/D转换。如果将图中的模拟信号传输方式改为数字信号传输(采用现场总线等),将会使系统的准确度得到大幅度的提高,所以建议在今后的系统设计中尽量采用数字信号传输方式,以充分发挥智能变送器的作用,提高系统准确度。

另外,在参与流量计算的RTu(或PLC)的选用时有一个指标是容易忽视的,那就是时钟的准确度问题。时钟在流量计算中是一个重要的参数,不论瞬时流量还是累计流量的计算都离不开它,时钟失准,必然造成秒流量的失准,进而造成累计流量的失准。如果口结算流量是自动生成的,那么结算时间将会越来越提前或越来越推后。因此,时钟的准确度。
天然气流量计维护保养及运行方式问题
计量系统的日常维护及运行管理方面所涉及的内容很多,在此仅谈两点:一是现场变送器电气接口的密封问题。出于防爆要求,现场变送器都配有防爆挠性管,并且对其密封性要求很高,但是在实际应用中由于挠性管的老化及接头松脱,变送器壳内经常出现进水现象,这不但是一个安全隐患,而且由于水的电解质特性而造成了仪表指示的失准(跳变),进而造成计量偏差,这是比较明显的现象,解决起来也容易。另外有一个现象是不容易被发现的,那就是温度保护套管内的积水,它不但影响计量的准确性,而且在冬季时极有可能因结冰而造成保护套管破裂,引起天然气泄漏。所以,对于变送器的电气接口,其日常的密封性检查及冬夏两季的及时紧固是非常必要的。二是供气方式问题。我们知道,对于计量装置而言,介质的流态越稳定则计量越准确,但事实上由于各种各样的原因,多数天然气分输站采用的是间断供气的方式。这种方式不但造成计量准确度的降低,而且由于阀门的频繁操作和磨损而导致阀门内漏,往往这种内漏的流量又小于计量装置的zui小测量范围,在流量计上是反映不来的,所以阀门内漏的检查也是一项很重要的日常工作。遇到这种情况的处理方法是,除了及时检修阀门外,zui重要的是应该尽量创造有利条件(人员培训、更换孑L板、选用测量范围大的流量计等)以实现连续供气。
天然气1业正在飞速发展,计量技术也在不断进步,作为天然气计量工作者,我们应该随时关注新的技术和方法,同时在应用过程中要善于观察、总结,特别要注意一些细节问题,要能够认识到天然气计量是一项系统工程,其中任何一个细节的偏差都会影响到计量结果。天然气流量计量系统存在或被忽视的问题远不止本文所涉及这些,还有待广大有识之士进一步去发现和解决。

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