天然氣計量儀表現場標定技術研究及應用

單魯維

(中國石油西氣東輸廣東管理處，廣東廣州510000)

1 概述

燃氣企業的終端客戶中，多采用羅茨、渦輪、超聲波等類型的計量儀表進行貿易結算，不可避免會涉及計量儀表周期標定問題。計量儀表周檢率直接影響到計量數據是否準確及貿易結算是否公平公正。

2 計量儀表標定要求

國家計量儀表標定規程主要包括JJG 633—2005 《氣體容積式流量計檢定規程》、JJG 1029—2007《渦街流量計檢定規程》、JJG 1030—2007《超聲流量計檢定規程》、JJG 1033—2007《電磁流量計檢定規程》、JJG 1037—2008《渦輪流量計檢定規程》、JJG 1121—2015《旋進旋渦流量計》等，這些規程都對計量儀表周期標定進行了明確要求，具體如下：

① 準確度等級為0.2級和0.5級的羅茨計量儀表，標定周期為2 a；其余等級的計量儀表標定周期為3 a。

② 準確度等級為0.1級、0.2級、 0.5級的渦輪計量儀表，標定周期為0.5 a；另外，對準確度低于0.5級的計量儀表按其工作原理確定標定周期。具體劃分如下：分流旋翼式計量儀表為1 a；渦輪計量儀表、渦街計量儀表、旋進旋渦計量儀表、電磁計量儀表為2 a；超聲波計量儀表、激光多普勒計量儀表為3 a；插入式計量儀表按照與其測量頭工作原理相同的計量儀表的標定周期執行。

3 存在問題分析

要滿足國家相關標定要求，如此眾多的計量儀表每隔一段時間就必須進行法定的周期標定，驗證表具精度[1]。實際情況表明，所有計量儀表均安裝在客戶現場，距離法定計量標定機構很遠，而且該類機構布點極少。這些計量儀表每隔一段時間就要送去法定計量標定機構排隊等候標定，之后再去取回安裝在生產裝置上，歷經“拆卸、運送、候檢、標定、取回、安裝、置換、投運”等多個環節，耗時長、費精力。客戶、燃氣企業、標定機構均不堪重負，故此，計量儀表不按規定及時標定現象較為普遍。計量儀表標定難有以下5方面原因。

① 生產裝置拆卸計量儀表后，待檢期內該計量儀表不能使用，為了不影響客戶正常計量，須加裝備用儀表予以解決。增加運營成本，同時也給客戶帶來不便。

② 拆卸過程需要耗費人力、物力，甚至會產生天然氣泄漏等安全風險。

③ 候檢時間往往較長。除了在標定機構排隊等候標定的時間之外，至少還需要兩次往返，增加人工成本與時間成本。

④ 確保候檢期間燃氣企業與客戶間的計量數據準確是必須考慮的現實問題。

⑤ 標定合格的計量儀表在返程運輸途中由于顛簸等原因，存在數據漂移或精度降低甚至計量不準確風險。

正因為存在上述諸多問題，所以實際工作中，各地計量儀表的周檢率普遍難以提高，相當部分計量器具不能按時進行周期標定，直接影響到貿易結算的公正公平，甚至導致一些商業糾紛、社會矛盾產生[2]。

4 在線或離線標定的技術與裝置

① 現場標定裝置應滿足的條件

如果能設計出一套可靈活移動的計量儀表標定裝置，隨時移動至客戶計量儀表現場，為客戶提供“送檢到家”服務，無疑是一種便民且較為有效的方式。進而，如果能在客戶生產裝置上采取不拆卸、直接在線標定[3]，效率無疑會大大提高，會更受客戶歡迎。

要達到上述目標，意味著將法定計量標定機構的標定室“搬運”到客戶現場。顯然標定裝置必須具備以下必要條件：

a.標定裝置必須符合相關國家標準要求。

b.標定裝置必須靈活方便、可移動。

c.要實現在線標定功能，裝置上須具備：有與生產介質有效隔離的條件及相應設施，能采取有效的安全措施；預留有接入標定介質的進口和出口閥門；具備不拆卸待標定計量儀表、實現在線標定的相應條件。

d.經由政府技術監督部門授權、取得相應標定資質的標定機構人員攜該標定裝置在客戶現場對計量儀表進行標定，合格后可出具有效證書。

符合以上條件的標定裝置工作原理見圖1。

圖1 標定裝置工作原理

② 標定介質來源

按照規范，對于氣體計量儀表，標定介質選取空氣即可滿足要求，空氣作為標定介質具有獲取方便、成本低的特點。按照來源方式可分自然空氣與壓縮空氣兩種。自然空氣式標定裝置需要加壓風機，壓縮空氣式標定裝置則需要壓縮空氣瓶組。

③ 回路數與標準表選取

a.回路數：依據需要，標準表連接管路回路可以設計為單路、雙路、三路或更多路。

b.標準表[4]：為便于標定不同量程的被標定計量儀表，可選用多回路、量程互有差異的多臺高精度計量儀表作為標定裝置的標準表，計量精度較高。

以雙路標準表模式為例：標準表采用量程一大一小配置。比如小量程表的流量范圍選取0.5～16 m3/h，大量程表的流量范圍選取1.7～283 m3/h，標定裝置的標定范圍為0.5～283 m3/h。

④ 標準表回路一體化模式設計

量程不等的標準表口徑、前后直管段要求不一樣。為了便于管路間不同量程標準表回路的互換，每一回路“表前直管段+標準表+表后直管段”設計成一體化模式：總體長度、兩端法蘭口徑、法蘭螺母孔位完全一致，只是標準表量程有差異，通過整體裝卸，實現快速互換[5]。

⑤ 標定全程圖像監控與數據存儲

標定裝置設置有影像監控系統，將標定過程所有信息接入法定計量標定機構管理中心，實時傳輸現場視頻信號、音頻信號、標定裝置實際壓力、溫度、流量、儀表讀數等數據信息，同時，還傳輸包括現場標定人員在內的所有人員的操作全過程影像。

法定計量標定機構可遠程監控標定全過程，相關信息均保留在計算機監控系統內備查。

⑥ 標定裝置安全設計

標定裝置整體采用防爆設計，可在客戶計量調壓區域現場使用。此外，標定現場設置有可燃氣體檢測裝置與安防系統，相關信息同樣接入法定計量標定機構管理中心，當現場出現天然氣泄漏達到預警值或監測到其他異常情況時，相關系統發出停機指令或禁止系統啟動指令，確保安全，同時指導相關人員實施應急處置。

5 現場標定與校準

5.1 現場標定

按照是否拆卸被標定計量儀表，現場標定過程分離線標定與在線標定兩種。以標定介質是自然空氣為例：

當標定介質為自然空氣時，防爆型加壓風機將空氣加壓到一定壓力，經過濾、穩壓裝置后，進入恒溫恒濕裝置進行處理，再經過流量調節裝置調節到所需要流量，依次進入標準表與待標定計量儀表，按照規范要求進行標定后，標定介質經過出口閥門排出。

① 離線標定

離線標定操作步驟如下：

a.對待標定計量儀表進行拆卸及清洗和維護保養操作。

b.將待標定計量儀表與表前表后直管段連接，并通過快速連接口與標定裝置相連接。

c.按照規范要求，分不同流量檔次對待標定計量儀表進行標定，輸入流量為額定流量的0%、25%、50%、75%、100%時，讀取標準表與待標定表的讀數，計算差值。

d.標定結束后，將待標定計量儀表裝回原位。

e.出具標定報告。

② 在線標定

一般情況下，現場計量儀表裝置見圖2。

圖2 現場計量儀表裝置

將圖1中的標定介質進口管道接入圖2中的預留標定介質入口閥門位置，預留標定介質出口閥門通大氣，即可進行不拆卸在線標定。上述兩個預留口可在計量橇制造過程要求廠家定制。

在線標定操作步驟如下：

a.隔離生產裝置的介質，對隔離區域進行置換，確保安全。

b.按照規范要求，分不同流量檔次對待標定計量儀表進行標定，輸入流量為額定流量的0%、25%、50%、75%、100%時，讀取標準表與待標定計量儀表的讀數，計算差值。

c.標定結束后，出具標定報告

5.2 內檢或校準

除了利用上述標定裝置開展法定計量標定業務外，該標定裝置還可以用于企業內部自檢和校準。

定期對計量儀表按照標定流程與要求進行校準，發現有問題計量儀表對其及時進行維護保養或送檢，可確保計量數據相對準確可靠，做到對所有計量儀表運行狀況實時掌控，控制企業購銷差率。

6 結語

可移動且能現場標定或校準的標定裝置，既可用于企業內部內檢，對計量儀表進行自我校準，發現問題及時處理，提高計量管理水平；同時，法定計量標定機構也可通過該裝置為客戶提供現場標定服務，解決送檢難、周檢率低等現實問題，具有一定推廣應用前景。