天然氣大流量計量檢定工藝主動控制方法初探

周小州 劉星辰

摘要：隨著時代的不斷發(fā)展，科技不斷進步，各種企業(yè)對能源的要求越來越高，并且天然氣開發(fā)以及使用的技術也逐漸趨于成熟，隨著日漸增長的天然氣使用流量，對天然氣使用過程中的流量監(jiān)測要求越來越高，但是技術人員的技術以及能力熟練程度提升空間已經不大，隨著天然氣使用流量逐漸增大，如何有效的完成天然氣在大流量下的計量檢定，成為天然氣工藝發(fā)展改革的必經之路，本文通過對水利計量設備的研究，通過對大流量水利系統(tǒng)中智能監(jiān)控流量以及對流量進行智能調控的工藝，進行調查模擬，研究如何在此基礎上改進得到一套更加適用于天然氣大流量計量檢測以及智能調節(jié)的設備工藝。

關鍵詞：天然氣;大流量;計量檢測

一、引言

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，我國的天然氣使用量在逐年提升，天然氣日均使用流量越來越大，這也就使得在日常的天然氣流量計量檢測中，對產品工藝、設備質量以及設備智能程度提出了更高的要求;作為國內的石油天然氣行業(yè)巨頭集團，中國石油以及中國石化按照國家質檢標準，依托各自的天然氣管道網絡，建立健全了多種不同規(guī)模的天然氣計量方式，并且設立不同種類的天然氣計量檢測點，如大慶油田天然氣計量檢定點以及國家石油天然氣大流量計量站成都分站等一系列的計量檢查點，全都是由中國石油以及中國石化集團公司建立的。

二、研究背景

為了解決整個華南地區(qū)的天然氣使用以及日常的天然氣流量計量監(jiān)測要求，天然氣集團決定由中國石油投資，在廣東地區(qū)建立計量檢定分站，下面本文將以廣東天然氣計量檢定分站的建設過程，以及使用到的技術設備水平進作為基礎，來對我國整體天然氣大流量下的計量檢定改革創(chuàng)新提出一些可行建議，對于廣州天然氣計量檢測站的技術設定，基本參照于西氣東輸南京計量檢定中心的天然氣流量計量設備以及工藝要求，而相對于其他檢定站來說，廣東由于天然氣使用流量較大，因而在監(jiān)測站點的每日天然氣流量以及計量程度也要遠遠超出于其他站點;根據南京站的技術要求，計量裝置主要分為次級標準裝置、被壓調節(jié)裝置、天然氣組分檢測系統(tǒng)以及流量自動調節(jié)裝置等一系列的設備工藝，但是面對廣東站的巨大天然氣流量來說，此類設備已經遠遠不能夠達到日常的監(jiān)測使用標準;同時，由于此類設備的精度不能夠滿足如此大的流量需求，也會對實際操作中的結果精確程度以及使用安全性產生一定的影響，并且在此類技術的操作過程中，都需要人工來對流量調節(jié)、對設備檢測操作以及整體檢驗過程進行逐步完成，但是面對設備質量水平不能夠滿足如此巨大的流量需求的情況，設備承受壓力過高，可能會對技術人員的操作過程帶來安全隱患，同時由于技術人員的技術熟練程度以及操時間長短不能夠再有大幅度的提升，所以造成在大流量天然氣使用過程中計量的時間效率不能夠有效提升;本文通過對廣東水利檢查站的流量檢測設備進行研究，以期望建立仿真的天然氣流量計量檢測設備，來減少在整體計量操作過程中的人工干預程度，可以實現(xiàn)流量的自動檢測以及智能調節(jié)。

三、水利流量監(jiān)測模型

在進行技術改革的初步，首先要選定一個水站，來對其中的水利流量計量監(jiān)測體系進行建模，本文選定的就是廣州檢定分站的水利結構系統(tǒng)，通過模型建模軟件，可以將整個檢定站的主要設備分為以下幾個部分：分別是檢定臺、次級標準裝置、調節(jié)閥組區(qū)以及調壓撬部分等一系列工作裝置。然后在模型基礎上，針對模型的整個系統(tǒng)進行靜態(tài)分析，就是假設如果有水流量通過，來分析它的水流量檢測路徑以及工作原理，并且通過對水量大小的不同改變來實現(xiàn)設備對水流量的自動檢測調控，通過對實驗水流不斷改變后，得出實驗結論，然后通過模型比對得出結果以后，再根據真實的水量下水利水電站中計量水量以及水流調控的設備進行結果比較，如果結果真實，則說明模型建立有效，如果存在偏差，則對模型進行繼續(xù)改進;根據實驗數(shù)據可以發(fā)現(xiàn)，建立的模型能夠很好的模擬在廣州水站中對水流量的計量以及自動調節(jié)情況。

然后通過此模型來改變管道內部的流體性質，將水利流動變成天然氣的流動過程，并且由于天然氣與水流的壓力存在一定的差距，所以根據公式換算，可以將水流的壓力根據天然氣的標準來進行換算，以確定整個系統(tǒng)在使用設計過程中對整體的流量承載能力以及調控數(shù)據的掌控;通過管道輸氣流量的基本公式可以得知，在水阻系數(shù)與天然氣系數(shù)比例為α定值的情況下，管道所受壓力與管徑成正比，同時可以根據這一條件來計量天然氣中的管壁壓力，然后根據公式可以得出

并且可以由水的壓力來推算出，在整個管道系統(tǒng)中氣體流量壓力，并且通過壓力以及管徑比例可以推算出單位時間內通過的氣體流量，然后將此數(shù)據反饋給電腦中控系統(tǒng)進行智能調節(jié)，并且對流量進行一個精確的統(tǒng)計;在此過程中，大大減少了人工干預的程度，有效提升了在天然氣大流量計量過程中的安全性以及工作效率問題。

四、模擬效果

在模型的設計中，兌流量設置可以分為以下幾個標準，從3000立方米每小時到5000、4000、4500立方米每小時的單位時間流量進行變化實驗，通過后臺監(jiān)測數(shù)據可以發(fā)現(xiàn)，從3000立方米開始，氣體流量逐步增加的過程中，管壁上的壓力基本是成比例變化，而上升到4500立方米每小時，會出現(xiàn)管道壓力的快速波動，并且在5000立方米每小時的流量以上，管道壓力開始急速增大，根據邏輯推理，如果流量超過這一限定，可能會對設備管道的使用壽命產生損害，所以在進一步的使用過程中，要根據實際情況來設計管道以及管道使用材料的選定，避免在使用過程中出現(xiàn)安全問題以及對流量監(jiān)測調控的不準確性。

五、結束語

隨著天然氣流量使用的不斷增大，以及時代的不斷發(fā)展，現(xiàn)在的設備逐漸趨于智能化，可以通過智能手段來進行天然氣流量的監(jiān)測與調控，可以大大減少人工干預，從而提高效率。并且，對天然氣流量實現(xiàn)更加智能合理的劃分調控。

本文實驗研究成果還是停留在對水利系統(tǒng)的參考，以及模型的建立程度上;在實際操作過程中，可以根據實際使用情況進行適度的改進，并且在使用過程中對于真實的天然氣流量以及調控比例都有一個更加準確的認知，通過與實驗數(shù)據的對比來進行不斷調節(jié)完善，最終達到預期效果，來實現(xiàn)天然氣大流量計量檢定工藝的主動控制。

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