1天然氣流量計量方法

　　我國天然氣計量通常以體積表示，法定單位是立方米。我國規定天然氣流量測量的標準狀態(tài)是:壓力為0.101325MPa，溫度為23.15℃。天然氣流量計量方法很多，可用的流量?jì)x表也很多，按工作原理大致分為:差壓式流量計、容積式流量計、速度式流量計3種類(lèi)型。在計量標準方面，目前世界上多數國家計量標準逐步向IS05167《用孔板測量充滿(mǎn)圓管的流體的流量》靠攏，我國天然氣計量標準也修訂為SY/T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》。

　　2孔板流量計自動(dòng)計量概況

　　所謂自動(dòng)計量，就是利用變送器實(shí)時(shí)檢測天然氣流量計量中所涉及到的溫度、壓力、壓差等參數，通過(guò)計算機中的流量計算軟件，實(shí)現整個(gè)流量測量環(huán)節中無(wú)人工參與的天然氣流量測量。隨著(zhù)計量技術(shù)的發(fā)展和計算機運用的普及。實(shí)現孔板流量計自動(dòng)化計量的方案較多，目前主要有以下4種模式。

　　2.1單變量變送器+流量計算機（或工控機）

　　利用單變量模擬變送器分別檢測溫度、壓力、差壓，并將檢測到的電信號轉換成標準的4-20MA模擬信號送人流量計算機（或工控機）的數據采集卡，通過(guò)A/D轉換成數字量，在流量計算機（或工控機）上通過(guò)流量計算軟件計算出天然氣瞬時(shí)流量、累積流量以及實(shí)現其他輔助功能。此方式屬傳統自動(dòng)計量模式，缺點(diǎn)為采集、傳輸為模擬信號，抗干擾能力較差，由于信號轉換等問(wèn)題計量精度難以提高，而且硬件較復雜、中間環(huán)節較多、可靠性較差。可擴展為:單變量變送器+流量計算機+工控機，從而實(shí)現流量計算與顯示分開(kāi)，提高系統的可靠性和可視性。

　　2.2多變量變送器+流量計算機（或工控機）

　　利用1臺多變量智能變遞器同時(shí)檢測溫度、壓力、差壓等，采用現場(chǎng)總線(xiàn)制，通過(guò)數字信號傳輸，送入流量計算機（或工控機）數據采集卡后上通過(guò)流量計算軟件計算出天然氣瞬時(shí)流量、累積流量及實(shí)現其他功能。此方式硬件連接簡(jiǎn)化了許多，提高了系統的可靠性和測量精度。但由于變送器僅檢測測量信號不進(jìn)行數據處理，因此在校準時(shí)必須和流量計算機一起實(shí)行聯(lián)校。采用流量計算機或工控機主要區別在于流量計算部分。流量計算機是的固化軟件實(shí)現計算和數據存儲，比較穩定可靠，可信任度較高;工控機上軟件計算一般自主開(kāi)發(fā)，便于軟件升級和系統維護，由于計算量大，特別是多路計量時(shí)，可靠性稍微差些。為增加系統的可靠性和操作界面直觀(guān)化，這種方式也可擴展為:多變量變送器+流量計算機+工控機，即流量計算機中實(shí)現流量計算，工控機上實(shí)現顯示。

　　2.3多變量智能變送器+工控機

　　此方式與模式2比較，主要區別是變送器內固化了流量處理軟件，使得變送器可以就地顯示瞬時(shí)測量參數和計算瞬時(shí)流量，并通過(guò)數字信號傳輸，送入工控機顯示和實(shí)現其他輸助功能。所測量的流量值必須在工控機上進(jìn)行二次處理，以實(shí)現數據的累積和存儲功能。采用這種方式，系統結構進(jìn)一步簡(jiǎn)化，變送器可單校也可聯(lián)校，易于維護。但由于在工控機內實(shí)現流量的累積和存儲，可靠性較差，易造成數據丟失。

　　2.4一體化智能儀表+工控機

　　主要利用一體化智能儀表實(shí)現了變送器與流量計算機的一體化。不僅自帶數據庫可實(shí)現瞬時(shí)參數及流量的顯示，以及累積流量和歷史數據的再現;而且在儀表的運行方面，采取了多種電源保障方式:內電池組、太陽(yáng)能和外接電源等，實(shí)現了在無(wú)電力供應情況下，可以獨立自成計量系統，就地顯示天然氣瞬時(shí)流量、累積流量和數據的存儲、再現等;正常情況下可通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)和上位機連接，實(shí)行數字信號傳輸上傳顯示，也可以在工控機上實(shí)行二次數據處理，組成的計量系統更加靈活、可靠。采用這種方式，實(shí)現了計量數據的無(wú)憂(yōu)化，使得系統結構簡(jiǎn)單、操作更簡(jiǎn)單、更可靠、更易維護;不僅可以單校也可以聯(lián)校。采用獨立的計量回路，減少了數據傳輸過(guò)程的干擾，提高了計量的精度。

　　3自動(dòng)計量方案選擇的原則

　　由于天然氣流量計量是一種間接的、多參數的、動(dòng)態(tài)的、不可再現的測量，天然氣的流量計量是流量測量中的難點(diǎn)之一。因此，在選擇具體方案時(shí)，應著(zhù)重考慮系統的可靠性、準確性和*性。一般主要遵從以下原則

　　3.1計量回路的獨立性原則

　　主要是為了保證在計量系統出現問(wèn)題時(shí)，盡量減少故障的影響面，降低故障的影響程度，從而維護企業(yè)的安全平穩運行和經(jīng)濟效益。

　　3.2數據的安全性原則

　　指在非儀表故障的情況下，計量系統能夠提供準確的計量數據，以實(shí)現對天然氣管網(wǎng)的有效監控，并保證數據的可靠性，為企業(yè)信息系統實(shí)現企業(yè)管理、經(jīng)營(yíng)、指揮、協(xié)調提供重要依據。計量是信息系統重要的數據源，一旦出現問(wèn)題，將給企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失。因此，數據源要求準確、齊全、完整、可靠。為此在選擇方案時(shí)，首要問(wèn)題就是考慮計量數據的安全性。由于針對天然氣集輸企業(yè)分散、環(huán)境因素惡劣，要充分考慮計算機故障、電力供應等實(shí)際情況，做好預案，避免由此而引起的數據丟失。

　　3.3兼顧發(fā)展的原則

　　伴隨天然氣貿易的發(fā)展對天然氣計量的精度和計量方式的要求也越來(lái)越高。在選擇時(shí)要考慮天然氣計量交接方式的可能改變和實(shí)時(shí)計量補償的可能，如在線(xiàn)色譜分析、實(shí)時(shí)補償、能量計量等。如果要在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò )的基礎上，建立以企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò )為紐帶的站控系統，則應考慮實(shí)現計量系統數據的遠程組態(tài)。

　　3.4使用操作的簡(jiǎn)單、可靠原則

　　由于天然氣集輸企業(yè)的站、場(chǎng)一般都比較分散，專(zhuān)業(yè)人員相對較少。因此，在選擇、設計方案時(shí)要充分考慮操作、維護的簡(jiǎn)要性，做到簡(jiǎn)單易用、高可靠、低維護，從而確保計量系統的長(cháng)期、穩定運行。

　　3.5技術(shù)*、成熟的原則

　　現代計量逐步發(fā)展成為一門(mén)綜合性的專(zhuān)業(yè)技術(shù)，它是集成計算機技術(shù)、通訊技術(shù)結晶。由于各儀表廠(chǎng)家技術(shù)水平的不平衡，在選擇方案時(shí)一定要有預見(jiàn)性。

　　3.6計算方法和計算軟件的合法性原則

　　在天然氣貿易計量中要充分考慮到計算方法和計算軟件的合法性問(wèn)題，避免由此而引起不必要的計量糾紛。由于天然氣計量方法的多樣性，應考慮計算軟件的獨立化，這樣才便于流量計算軟件的升級。在具體的計量系統中應采用用戶(hù)認可的特定計算方法或是以合同、協(xié)議的方式規定計算方法。

　　4存在的問(wèn)題

　　盡管孔板流量計自動(dòng)計量系統的發(fā)展越來(lái)越完善，但由于設備、測量?jì)x表本身的原因和自動(dòng)計量技術(shù)上的局限性，在提高計量的準確性和數據處理上，仍存在一些問(wèn)題。

　　4.1異常數據的處理問(wèn)題

　　任何系統都有可能出現故障，可能出現一些異常的無(wú)理數據。因此為了維護貿易雙方的利益，對可能出現的異常數據問(wèn)題在設計時(shí)要充分考慮數據的審慎可修改性，從而避免異常數據一旦出現并參與累積計算，造成計量數據的混亂。

　　4.2節流裝置帶來(lái)的誤差

　　首先，孔板流量計在流體較為干凈、流經(jīng)節流裝置前直管段比較理想（遠大于10倍圓管直徑）、流體處于紊流狀態(tài)（雷諾數大于4000）時(shí)，其準確度可達0.75級。但由于氣質(zhì)、計量直管段沒(méi)有達到要求，孔板產(chǎn)生誤差的因素有:孔板人口銳角損傷;液體及固體污物堆積在孔板表面，使孔板表面粗糙度改變，大大增加測量誤差。根據對現場(chǎng)使用過(guò)的孔板所作測量統計，孔板在剛開(kāi)始投用時(shí)，準確度可達1%，連續運行3月后，其測量準確度僅達到3%甚至更低。其次，量程比的問(wèn)題。量程比（3:1）是孔板流量計zui大的缺憾。盡管現在已有寬量程比的變送器，但在對于瞬間流量變化范圍很大，流量低于zui大流量的30%時(shí)，由于節流式測量方法原因，計量的精度將大幅度降低。因此，為了提高量程比，可以考慮利用變送器寬量程的特點(diǎn)，運用軟件的方式實(shí)現量程的自動(dòng)調整（軟維護），從而擴大量程比，提高測量的有效范圍，保證計量的準確性。

　　4.3操作界面和過(guò)程數據的利用問(wèn)題

　　由于天然氣輸送的連續性、動(dòng)態(tài)性、瞬間的不確定性以及不可再現等特點(diǎn)，實(shí)時(shí)地進(jìn)行數據分析，對數據形成的全過(guò)程進(jìn)行有效的監控和保存，有利于數據異常的分析和控制，是數據管理中重要的一環(huán)。目前的自動(dòng)計量系統在此方面有所考慮，但過(guò)程數據的應用、分析、界面功能尚不*，還有待于完善。

　　4.4現場(chǎng)變送器的誤差

　　現場(chǎng)壓力、并壓變送器本身能達到的準確度是實(shí)現整個(gè)計量系統準確度的基礎。因此，要保證差壓變送器、溫度傳感器、壓力傳感器的本身準確度為*，即時(shí)進(jìn)行檢定，保證其準確度。

　　5結論

　　在采用孔板流量計測量天然氣流量時(shí)，如對孔板流量計的一次裝置（孔板節流裝置）和二次儀表（差壓、靜壓、溫度、天然氣物性參數計量器具等）配套儀表的選擇、設計、安裝、使用都嚴格按照有關(guān)標準進(jìn)行，并在受控狀態(tài)下使用時(shí)，其流量測量準確度是可以控制在±1%～±1.5%范圍內的。

　　根據實(shí)際應用情況，就提高計量準確度提出以下控制方法及建議。

　　5.1氣流中存在脈動(dòng)流的改善措施

　　在天然氣計量中由于各種原因使天然氣脈動(dòng)，可以采取以下措施減小脈動(dòng)流的影響。

　　（1）在滿(mǎn)足計量能力的條件下，應選擇內徑較小的測量管，使Δp、β在比較高的雷諾數下運行。

　　（2）采用短引壓管線(xiàn)，盡量減少引壓管線(xiàn)系統中的阻力件，并使上下游管段相等，以減少系統中產(chǎn)生諧振和壓力脈動(dòng)振幅的增加。

　　（3）采用自動(dòng)清管系統或低處安裝分液器來(lái)降低管線(xiàn)中積液引起的脈動(dòng)。為使天然氣流量計量達到具有*的計量性能，應將天然氣中的水分*脫出。

　　5.2孔板節流裝里必須符合標準

　　孔板節流裝置應按照標準安裝設計，根據孔板前阻力件形式配接足夠長(cháng)度的直管段，一般應至少前30D。長(cháng)慶氣田在開(kāi)發(fā)初期部分集氣站因設計原因流量計直管段長(cháng)度為*D后5D，造成天然氣計量輸差達到±5%～±8%。分析原因后經(jīng)技術(shù)改造，計量管段改為前30D后10D,使計量輸差降低到±1.5%。

　　5.3加強計量管理、建立健全各項規章制度

　　嚴格貫徹執行SY/T6143-1996標準，確保裝置*符合標準的技術(shù)要求。建立健全各項規章制度，如定期維護制度、周期送檢制度，加強對天然氣生產(chǎn)情況的監測，及時(shí)消除誤差。長(cháng)慶氣田根據氣質(zhì)的凈化程度，規定集氣站、貿易交接計量孔板定期清洗檢查，同時(shí)還配備孔板綜合測試儀定期對孔板進(jìn)行幾何尺寸檢定，使集氣站單井計量輸差能有效控制在±1.0%以?xún)取?/p>