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天然气流量计的计量误差分析以及改进措施
点击次数:626 发布时间:2015-08-21

一. 前言
中国石化中原油田分公司天然气产销厂, 目前管理着1OO口气井、 11座集气站和7个输气区, 主要的计量装置集 中在输气区、 集气站和伴生气接受、 外销气输气, 气层气和各采油厂伴生气的计量主要靠标准孔板配备CWD-430双波纹管差压计来完成, 这种计量装置 , 在现场的应用中主要存在以下问题 : ①机械传动造成的误差大; ② 日常维护工作量大 ③气量计算麻烦 , 工人劳动强度大; ④由于本单位天然气中带有大量的液体, 冬季易造成计量装置冻堵 ; ⑤由于没有实现24小时自动在线监测计量, 导致温度、 压力、 密度的修正不准确, 造成一定的计量误差。 鉴于以上问题的存在 , 我厂采购了天然气流量计, 这种流量计集流量 、 温度、 压力检测功能于一体 , 并能进行温度、压力、 压缩因子 自动补偿, 直接数字LCD显示 , 录取参数方便快捷。 目前 已在我厂各输气区广泛的应用 , 这种流量计的推广使用 , 大大降低了工人的劳动强度。 但在使用过程中, 也发现了这种流量计存在的一些问题, 特别是在贸易结算当中, 引起了一些计量纠纷, 为了提高计量准确度 , 减少计量误差和计量纠纷, 使计量更好地为生产服务 , 实现“ 计量就是计钱 的企业宗旨, 我们在一年多的时间内对天然气流量计的使用情况进行了跟踪对比。 对其出现的问题进行摸索分析, 积累了一些实践经验, 下面就其计量误差的原因以及降低误差的改进措施进行探讨。
二. 计量误差产生的原因分析
(一)前后计量直管段长度达不到标准
天然气流量计要求的流体必须是单相的、 连续的流经管道的圆管流, 是亚音速的、 非脉动的, 其流速必须与管道轴线相平行 , 平稳地通过计量管道, 而在实际工作中,由于现场安装位置达不到说 明书上所要求的前直管段 ≥5D N ,后直管段≥1DN 的标准, 特别是在流量计的上游存在多个弯头或控制闸门时,则要求前直管段 20DN , 后直管段≥5DN , 如达不到这个标准 , 天然气流的流态就是不规则的, 压损大 , 有时甚至存在旋涡流, 这对于依靠旋涡信号来计量流量的天然气流量计来说, 所引起的计量误差是很大的。 2012年对乡企供气流程实施改造, 改造后在上、 下游闸门全部打开的情况下, 发现流量计前压力表上显示的压力与流量计反映出来的压力相差90k Pa, 我们更换了压力表和另一台同规格型号的流量计, 问题仍没得到解决, 交接双方都感到利益受损 , 无法接受, 我们只好改变气量交接地点 , 将流程改在另一个地方, 改造后投入使用, 压力误差只有7kPa, 事后双方分析原因, 引起压力差值大的主要原因就是*次改造时受场地和生产流程限制, 流量计的上游5DN 以外3米以内, 存在4道控制阀门和2个流程分支。 事实证明, 应该根据安装现场的实际情况, 加长前后直管段的长度或尽量减少直管段附近的控制阀门, 保证气流流态的均衡稳定, 否则将造成计量数据的不准确。
(二)流量计周围存在强磁场或强烈机械震动信号
天然气流量计主要是依靠旋涡发生体产生旋涡流, 再利用旋涡流的频率与介质流速成正比的原理 , 进而测 出流体的流量。 如果流量计周围存在强磁场或强烈机械震动源 , 则气流就会出现有规律的脉动 , 这种脉动信号对旋涡信号有很大的干扰, 导致计量数据不准确。 笔者曾经于无意中做过一个试验 , 有一天, 我们一行用一台五十铃双排车拉着一台DN15O智能天然气流量计去现场安装, 由于车辆使用年限很久了, 发动机的声音很大且呈有规律的脉动, 结果我们发现放在车上的流量计瞬时流量竟有1376m 3/h, 读数也随之不断地发生着变化, 当车路过一个拐弯时速度慢了下来, 脉动信号消失了, 显示的瞬时流量也马上变为了0, 而压力没变依然保持在101. 3kPa, 由此可见 , 机械震动信号对该表的影响是非常大的。
(三)计量直管段内有杂物 、 焊渣或粉尘
对于新投的天然气管道 , 在吹扫不彻底的前提下, 管道内可能会存有杂物或焊渣, 或者是天然气净化分离不干净, 造成气流中带有一定程度的粉尘或轻烃和水分, 这些异物的存在, 改变了气流的流态, 严重的情况下会出现层流或紊流, 对计量准确度有很大的影响。 我厂一个接受伴生气的计量点 , 安装一台智能天然气流量计用 以转供地方厂点用气, 该站由于分离出现问题突然出现结盐现象, 颗粒较大的盐粒不但导致天然气流出现了层流 , 而且盐粒随着气流中的轻烃组分慢慢地粘附在了流量计的旋涡叶片上, 结了厚厚的一层, 严重影响了计量数据的准确 , 导致该点 日外销气量较结盐以前减少了33.3%, 后来我们对该气井采取了加清水解盐堵的措施, 并将流量计的旋涡发生器进行了清洗, 从而恢复了该点的正常计量。
(四)管道内径引入的误差
现场工作中的工艺管道种类繁多, 很多情况下, 与流量计相连接的计量管道的内径并不与流量计测量管道的规格相一致。 当计量管道的内径微大于流量计的测量管道时 , 仪表的旋涡信号不会有明显变化 , 当计量管道的内径小于流量计的测量管道时, 由于流体流经截面积突变的管段, 而产生二次旋涡流, 产生计量误差。
( 五) 流量计检定中存在的问题
目前天然气产销厂天然气流量计的检定, 内部使用的送往中原油 田技术监测中心。 用于贸易结算的, 一般是送往中国航空工业流量计量站或河南安阳燃气大流量计量检定站。 在正常情况下检定周期为—年 , 存在 问题是, 检定单位只是对流量计的流量传感器进行校准, 而对于压力传感器和温度传感器不进行检定, 这样就容易造成同一块流量计 , 经检定是合格可用的, 但实际情况是 , 压力传感器或温度传感器有问题 , 依然导致计量的不准确。 这样不仅给生产单位带来了困难 , 影响生产管理 , 应用在贸易结算当中, 则给交接双方带来计量 纠纷 , 增加仲裁的难度 。
(六)人员附加误差
1、 压力
根据天然气流量计的工作原理和气态方程式, 气体的输气压力与流量是成正比的关系, 气态方程如下 :
Q n= Zn/ Zg · (Pg + Pa )/ P n · T n/ Tg· Q g (1)
式中:
Qn——标准状态下的体积流量 (m 3 / h )
Qg——未经修正的体积流量(m 3 / h )
Zn——标准状态下的压缩系数
Zg——工作状态下的压缩系数
Pg——流量计压力检测点处的表压 (kPa )
Pa——当地大气压(kPa)
Pn——标准大气压 (101. 325kPa)
t——被测介质摄氏温度(℃)
Tn——标准状态下的温度293. 15K (20" C )
Tg——介质的温度 ( 273. 15+ t)K
从式(1) 不难看出, 压力越大流量越大, 也因此, 在实际工作当中, 特别是在贸易结算当中, 某些人受利益驱使, 在压力传感器上做手脚 , 旋紧压力传感器中气体压力通道的旋钮 , 或是直接用剪刀将压力传感器的信号线剪断, 致使压力不能如实地反映到流量积算仪上 , 造成计量数据的偏小。
2、 仪表系数
每台天然气流量计都有仪表系数 , 仪表系数会随着仪表使用年限的改变而改变 , 每次经检定机构检定并计算后, 会产生一个新的仪表系数, 仪表系数的单位是l/ m 3 , 也就是同流量是成反比的关系, 仪表系数越大流量越小 , 因为可以设置 , 这给某些用户提供了机会 , 他们利用交气方监督不倒位, 私自调整仪表

1—过滤器 2—前直管段 3—流量计4—后直管段 5—旁通阀系数, 造成一定的计量误差, 达到谋取利益的目的。
3、 责任心
小班工人责任心不强, 工作制度不落实, 录取流量参数有误差。
三. 降低计量误差的改进措施
(一)为了保证气流的流态平衡正常, 必须达到流量计前直管段≥5D N , 后直管段 ≥1DN , 必要的时候可以加长直管段的长度, 且应尽量减少附近的控制阀门。
(二)流量计安装场所周围必须杜绝强磁场或强烈机械震动源
( 三)安装流量计前应将管道内的杂物、 焊渣、 粉尘清理干净。 气体内含有较大颗粒或较长纤维物时 , 必须安装过滤器。 ( 安装图如图1所示)
(四) 为避免计量直管段的内径与流量计测量管内径不匹配造成二次旋涡流 , 应严格使用与流量计测量管内径相匹配的计量直管段 。
( 五 ) 实际生产过程中, 选择合适量程的0. 25级的标准压力表安装在计量直管段上游侧5D 处, 用以检测流量计 的压力传感器是否准确; 选择1.0级的水银温度计安装在计量直管段的下游侧lD 处, 用以检测流量计的温度传感器是否准确 。
(六)加强小班工人的责任心, 强化责任和考核, 杜绝人为破坏, 准确计量
在实际工作中, 引起天然气流量计计量误差的原因是多方面的, 综上所述, 是笔者从本单位的生产出发, 积累的一些实践经验, 这些实践经验有效地提高了流量计的计量准确度, 提高了本单位的计量管理水平, 对指导生产起到了一定的促进作用。

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