天然氣計量儀表管理及輸差控制研究

常忠平 趙玲

摘 要：當前，天然氣輸送工作在管道輸送行業中受關注度最高，而天然氣計量輸差嚴重影響燃氣輸送水平的提升。作為計量貿易的關鍵工具，計量儀表管理和應用水平直接影響計量輸差的控制。為了提升經濟效益，企業必須強化對天然氣計量輸差的控制和管理。本文簡單介紹了天然氣計量儀表管理，進一步分析計量輸差的來源并提出有效的管控方法，以便有效控制天然氣輸差。

關鍵詞：天然氣;管道輸送;計量儀表管理;輸差控制

中圖分類號：TE863.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0123-03

Abstract： At present， natural gas transportation has received the highest attention in the pipeline transportation industry， and the difference in natural gas metering transmission seriously affects the improvement of the level of gas transportation. As a key tool for measurement trade， the management and application level of measurement instruments directly affects the control of measurement transmission errors. In order to improve economic efficiency， enterprises must strengthen the control and management of the transmission difference of natural gas measurement. This paper briefly introduced the management of natural gas metering instruments， further analyzed the source of the metered transmission difference and proposed effective management and control methods to effectively control the natural gas transmission difference.

Keywords： natural gas;pipeline transportation;meter management;transmission difference control

天然氣屬于可燃燒氣體，而且燃燒產生的連帶效應可能導致破壞性爆炸，所以天然氣輸送管道有極高的嚴密性要求。目前，我國天然氣生產管理應用的計量單位是立方米，主要計量工具是計量儀表。天然氣交易雙方具體額度的確定需要借助天然氣管道中的流量表，計量儀表發揮著精準衡量天然氣生產單位技術水平的作用，又是保證交易雙方利益公平的重要工具。所以，強化天然氣計量儀表管理是一種保證企業生產經營管理順利進行的有效手段。精準度高的天然氣流量計量有助于企業根據準確數據，創新生產工藝，提升經濟效益。

1 天然氣計量儀表概述

當前，我國應用頻率最高的天然氣計量儀表主要有四種，即渦旋流量計、超聲波流量計量儀表、質量流量計和孔板流量計。不同的天燃氣計量儀表具有獨特的功能優勢，可以提升天燃氣測量質量，保證天然氣體積的精確度。

1.1 渦旋流量計

渦旋流量計結構簡單，操作簡易，初期安裝和后期維護都較為便利，應用廣泛。渦旋流量計傳感器不會直接作用于基礎介質，所以應用時不會產生過多磨損，使用壽命較長，節能效果顯著。受諸多客觀因素影響，渦旋流量計在實際應用中表現出一些短板，能選擇的壓電晶體安裝方式只能是應力式，很容易影響渦旋流量計的正常工作，因此產生計量數據誤差[1]。如果測量環境具有較多干擾因素，要盡量避免選用渦旋流量計，保證天然氣貿易計量的可靠性。

1.2 超聲波流量計

超聲波流量計廣泛應用于我國天然氣輸送領域，具有很高的經濟性，制造工藝簡單，運行安全度高。速度差計算法是超聲波流量計工作原理的核心，在實際的數據處理過程中，最常使用兩種技術，一是脈沖信息處理技術，二是信息分析處理技術。超聲波流量計屬于一種非接觸型儀表，可以用于測量不易觀察的介質，同時保證測量結果精準。但是，超聲波流量計不耐高溫，適宜的應用溫度通常低于30℃，如果環境溫度偏高，則無法保證超聲波流量計測量結果的精準性。

1.3 質量流量計

大部分天然氣計量儀表測量容易受到環境因素的影響，尤其是外界溫度和氣體體積的變化。隨著天然氣行業的快速發展，人們越來越多地應用可以杜絕外界影響的質量流量計。質量流量計可以準確分辨出天然氣容積流量與質量的關系，有效提升測量結果的準確性，這是測量天然氣總量的主要方法，其間環境溫度和天然氣體積波動都不會影響測量結果[2]。通常，質量流量計分為直接式和間接式兩種，但兩者原理相同，即首先測量體積流量，然后體積流量乘以氣體密度，最后得出總流量。

1.4 孔板流量計

孔板流量計是一種經典的天燃氣計量儀表，其廣泛應用于我國天然氣計量領域。相比其他天燃氣計量儀表，孔板流量計具有制造成本低、安全耐用、適用口徑范圍大等計量優勢，但是壓力損耗大，計量精準度易受環境因素影響，測量范圍有限，安裝復雜。為了提升應用效果，孔板流量計可以與其他儀表配合使用，如電動單元組合型儀表、微機型儀表、機械式檢測儀表，其中應用范圍最廣的就是機械式檢測儀表。以CWD-430型雙波壓差計為例，其已經成為孔板流量計不可或缺的配套儀表，在我國天然氣中等規模貿易領域有廣泛的應用[3]。但是，該類儀表系統配置水平不是很高，抗干擾性能差，所以測量結果通常存在較大的誤差，其并不適應于天然氣計量工作的發展趨勢。微機型儀表可以替代電動單元組合型儀表和機械式檢測儀表，能夠按照符合國家標準的計量公式計算出信號處理結果，極大地提升了天然氣計量系統自動化計算的精準度。

2 天然氣輸差原因分析

天然氣計量輸差客觀存在，無法絕對避免，但誤差過大會導致較大的經濟損失?？陀^而言，計量儀表本身的儀器誤差也是導致天然氣計量輸差的原因，所以根本不存在理論上的“零誤差”。無論采取何種降低輸差的方式，都需要詳細分析造成輸差的原因，使允許誤差控制在一定區間內。

2.1 計量和輸送設備原因

天然氣運輸管道的長度通常遠遠超過普通管道長度，如果日常維護管理稍有疏漏，就容易忽視氣體泄露問題，直接影響天然氣儲存設備的正常運行，導致天然氣計量輸差。與此同時，管道設備自身的問題會影響計量儀器測量的準確性，其可能存在安全隱患。因此，要做好設備日常維護和保養，為天然氣運輸奠定堅實基礎。

2.2 外界環境的溫度因素

常溫下，天然氣以氣體形式存在，溫度成為影響其體積波動的主要因素。隨著溫度的變化，天然氣體積不斷波動，就會影響運輸管道的內部壓力。通常，天然氣管道較長，會途經多個地區。當地區之間有明顯的溫差時，計量儀表的測量精確度難以保證。另外，降雪、暴雨等難以控制的客觀天氣因素也會影響天然氣管道壓力，即便進行差異分析，也無法完全恢復標準環境下的測量精準度，造成天然氣輸送誤差。

2.3 計量儀表誤差累積

在天然氣流量的測量過程中，因多方干擾因素的限制，計量儀表難免出現測量誤差。盡管每次誤差都處于可控的允許范圍，但超長運輸管道就意味著諸多小誤差的積累，最終綜合測量結果就會出現明顯誤差。當前，天然氣計量儀表都比較先進，但還是無法絕對避免誤差累積，造成輸差，影響天然氣的穩定運輸。

3 天然氣輸差的有效控制措施

3.1 對輸差曲線圖進行科學對比

輸差曲線圖可以作為重要參考依據，應用于計量儀表檢查中。輸差曲線圖繪制具有復雜性和系統性，首先要合理劃分管道，在對每個單一分段天然氣輸差情況進行分析和數據統計的基礎上，完成所有數據的分類、整合與匯集，最后對比分析整個管道的全局輸差圖。如果發現某兩段曲線在走向上具有一致性，則表明這一曲線對應的管道分段存在天然氣輸差問題[4]。輸差曲線圖能快速且有效地縮小檢測范圍，減少檢測工作量，大大提升發現輸差問題的速度，提高找到輸差問題的精準度，進而采取有效的補救措施，將天然氣管道輸差控制在允許范圍內。

3.2 確保數值監控和檢測的實時性

隨著信息技術的飛速發展，天然氣計量儀表更加先進，能實現數據收集、傳輸和分析的遠程操作，通過計算機終端操作，打破時空限制，全面、實時地監控各個設備的運行情況，并自動記錄每個環節的運行參數。所以，要分析天然氣輸送特點，全面了解各種計量儀表優勢，設置科學合理的遠程監測系統。同時，要結合天然氣企業實際運行需求，不斷優化和改進，實時監控每個環節的計量儀表數據并做好動態數據對比，實現全局性的遠程有效監測，快速準確地定位造成輸差的故障點并分析具體原因，最終有效控制輸差。

3.3 合理選擇標準的天然氣計量儀表

提升計量精準度的基礎是選用適宜且準確的測量儀表，在天然氣輸差控制中，最常用的方式也是合理選取天然氣計量儀表。當前，對于天然氣流量的控制，大部分天然氣企業難以做到絕對的準確，因此必須嚴把設備節能關，切實選擇合格的節流設備，使得工作人員無須掌握更多數據，在了解天然氣流量變化的條件下就能有效控制計量儀表的差變。天然氣企業應合理選擇天然氣測量儀表，提高突發事件應對能力，有效消除測量誤差對天然氣輸差控制和儀表管理的負面影響。隨著科學技術的飛速發展，越來越多先進的設備和儀器應用到天然氣生產運輸中，測量儀表更具精準性和穩定性，可以將天然氣輸差控制在最低限度。

3.4 加大計量儀器安裝的研究力度

選擇天然氣計量儀表后，天然氣企業要進行設備安裝。具體來說，天然氣企業應遵循安裝準則，同時參照天然氣管道時機輸送需求，委派專業技能熟練的人員安裝儀表。安裝期間，一旦出現偏差，皆有可能影響天然氣輸送質量，同時流體內介質產生腐蝕現象，很難保障后期測量精確[5]。由此不難看出，天然氣計量儀表裝置安裝直接影響最終測量結果。因此，在日常管理中，天然氣企業不僅要加強對計量儀表安裝人員的培訓，還要關注后期維護工作，注重選擇業務精、事業心強的專業人員負責后期維護，避免出現輸差，提升經濟效益。

3.5 積極采用國內外先進的設備和相關技術

相比發達國家，我國天然氣輸送技術研究還處于發展階段，所以技術尚不成熟。部分發達國家基于長期的研究實踐和研究經驗，取得了較好的研究成果，掌握了較為先進的天然氣測量技術和輸差控制方法。為了加強天然氣計量儀表管理，提升輸差控制水平，我國天然氣企業應結合長期研究經驗和取得的研究成果，充分運用較為先進的測量技術和有效的輸差控制方法，并在應用過程中結合我國實際情況，開展創新型研究。同時，我國天然氣企業要大力引進符合自身發展實際需求的先進測量技術和儀器。目前，有較好應用效果的是在線氣相色譜系統。值得注意的是，在應用過程中，為降低天然氣輸差，天然氣企業要根據環境變化差異，調整天然氣計量方案。

4 結語

當前，天然氣企業普遍面臨節能環保的發展難題，因此要加強天然氣計量管理，提高輸差控制水平。天然氣企業要以現有天然氣計量儀表和灌輸系統為基礎，對相關設備和技術進行更新換代，將安裝、測量、維護和管理等工作落實到位，進而科學管理天然氣計量儀表，嚴控輸差，最終實現長期、穩定發展。

參考文獻：

[1]俞影，王麗萍，李小璐，等.試述天然氣計量誤差及優化措施[J].數字化用戶，2019（14）：87.

[2]汪曉雪.淺析燃氣儀表的穩定計量和故障排除[J].中國石油和化工標準與質量，2019（8）：24-25.

[3]劉竹.天然氣計量管理計量儀表與輸差控制研究[J].中國化工貿易，2019（14）：22.

[4]李熠.天然氣計量儀表與輸差管控研究[J].中國化工貿易，2018（12）：20.

[5]王慶，何璇，勾煒，等.降低天然氣干線計量輸差故障率的方法研究[J].石油工業技術監督，2019（3）：33-34.