天然氣計量方式及輸差控制措施

田凱

山東實(shí)華天然氣有限公司 山東 青島 266000

天然氣往往會運(yùn)用到管道輸送的形式，計量有著長期性、連續(xù)性的特點(diǎn)，如果產(chǎn)生計量誤差，時間一長，誤差的數(shù)值變得越來越大。由于存在計量誤差的問題，從而使得天然氣的計價也具有一定的誤差，進(jìn)一步引起許多關(guān)于貿(mào)易方面的糾紛問題。基于此，怎樣才可以精準(zhǔn)地計量天然氣的用量，這就是目前社會各界談?wù)摰臒狳c(diǎn)話題。在現(xiàn)階段天然氣計量方式以及輸差控制過程中，需要將輸差管理以及儀表使用作為此次研究的重點(diǎn)，對輸差管理工作進(jìn)行優(yōu)化與完善，對天然氣控制管理的實(shí)效性進(jìn)行提升，為行業(yè)的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展鋪墊一定的基礎(chǔ)，并且還能夠促進(jìn)行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

1 天然氣計量國內(nèi)研究現(xiàn)狀

社會各界長時間以來慣用的“天然氣”的概念，主要及時從能量方面著手的狹義定義，主要就是指天然蘊(yùn)藏在地層當(dāng)中的烴類以及非烴類氣體的混合物。在石油地質(zhì)學(xué)當(dāng)中，主要就是氣田氣以及油田氣兩類。其主要構(gòu)成的成分以烴類為主，并且含有非烴的氣體。天然氣計量就是根據(jù)其流量而展開的測量工作，各種因素都會影響到測量的結(jié)果，譬如安裝條件、自然環(huán)境等，為了能夠確保測量的準(zhǔn)確性，相關(guān)工作人員需要對計量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)合理的制定。

羅秀鵬學(xué)者認(rèn)為，天然氣就是一種清潔能源，其燃燒的效率比較快，主要就是人們在實(shí)際生活過程中所依靠的一種重要能源。隨著我國城市化進(jìn)程不斷地加快，以及人們環(huán)保理念的日漸增強(qiáng)，天然氣家喻戶曉。計量就是天然氣管理工作的重要環(huán)節(jié)，對主題切身的利益產(chǎn)生一定的影響[2]。

李鑫學(xué)者認(rèn)為，天然氣在開展計量工作過程中,通常就是以流量的形式展開的計量工作。計量的準(zhǔn)確性進(jìn)一步影響到產(chǎn)品的成本以及質(zhì)量等，此外，還會影響到雙方的經(jīng)濟(jì)效益，基于此，對天然氣展開精準(zhǔn)計量的工作才是十分重要的。天然氣在化工領(lǐng)域發(fā)展過程中起著非常重要的作用，產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)業(yè)之間的交易也需要計量的準(zhǔn)確性[3]。

張學(xué)強(qiáng)學(xué)者認(rèn)為，在開展天然氣計量管理工過程中,對相關(guān)儀器儀表的有效運(yùn)用才是一項(xiàng)非常重要的工作。在天然氣生產(chǎn)領(lǐng)域中對計量儀器的有效運(yùn)用，從而獲得計量儀表可以合理科學(xué)的控制方式,對儀表工作的環(huán)境以及工作形式進(jìn)行深入地研究[4]。

閆成鯤學(xué)者認(rèn)為，保證天然氣計量設(shè)備工作的質(zhì)量才是重要的內(nèi)容，以目前天然氣計量管理儀器的實(shí)際使用狀況以及輸差控制情況作為基本，與近幾年天然氣計量管理的特點(diǎn)充分結(jié)合,提出優(yōu)質(zhì)計量管理工作方案[5]。

王繼忠學(xué)者認(rèn)為，隨著中國能源結(jié)構(gòu)逐漸朝向天然氣方向轉(zhuǎn)變，社會各界更加重視對流量儀表的有效運(yùn)用。為了能夠做好儀表的使用工作，以此來滿足相關(guān)用戶的實(shí)際需求，分析儀表的特性顯得非常的重要[6]。

綜上，基于上述學(xué)者的集中闡述，在流量計量比較成熟基礎(chǔ)上，天然氣計量成為目前研究的主要方向。天然氣計量原理是在線采樣，運(yùn)用色譜儀，對其成分以及含量等相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析，還需要對計算單位的體積進(jìn)行分析，再通過流量儀表，對標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積進(jìn)行計算，通過熱值以及體積相乘的形式，從而獲得在這一時間段中所累積的能量值。

2 天然氣計量方式

2.1 孔板流量計

對于孔板流量計計量而言，當(dāng)所檢測到氣體通過節(jié)流裝置時，在孔板中氣體就會收縮，從而使得氣體加快自身的流動速度，進(jìn)一步降低靜壓力的數(shù)值，天然氣通過孔板之前、之后所產(chǎn)生的壓力差。按照壓力差就能夠算出來天然氣的流量。運(yùn)用孔板流量計的優(yōu)點(diǎn)就是，能夠用在管道直徑比較大的情況下，組成的部件比較少，其容易上手操作，使用的壽命也比較短。缺點(diǎn)就是，進(jìn)一步影響到運(yùn)輸管線較長的工況，并且量程范圍也比較小，可重復(fù)性較差[7]。

2.2 渦輪流量計

對于渦輪流量計這一計量的形式來說，主要就是通過待檢測氣體的流動力，從而促進(jìn)流量計當(dāng)中轉(zhuǎn)子展開轉(zhuǎn)動，然后對轉(zhuǎn)動次數(shù)進(jìn)行計算，最后獲得氣體的流量。運(yùn)用此計量形式的優(yōu)點(diǎn)就是，測量的范圍比較廣泛，具有一定的準(zhǔn)確性，后期便于保養(yǎng)，信號頻段非常容易和目前計算機(jī)體系相匹配。其缺點(diǎn)主要就是，其中構(gòu)件比較容易受到多種因素的污染，對檢測氣體的干凈程度的要求比較嚴(yán)格。

2.3 超聲波流量計

對于超聲波流量計這一計量形式來說，其主要就是運(yùn)用到超聲轉(zhuǎn)換的裝置，轉(zhuǎn)為超聲波能量，因?yàn)槠溆兄^強(qiáng)穿透力的特點(diǎn)，穿透檢測氣體的波頻就是由超聲波發(fā)出的，通過終端接收裝置，將將收到的信號，通過計算儀器，從而對所檢測的流量進(jìn)行計算，最后將結(jié)果顯示到儀表上。

此計量形式所使用的范圍，耐用性都比其他的流量計要高，在發(fā)達(dá)國家使用此計量形式比較常見。我國首次運(yùn)用此劑量計主要用于西氣東輸這種口徑比較大的管道運(yùn)輸過程中。應(yīng)用較多。我國首次運(yùn)用到該流量計的工況就是用于運(yùn)輸大口徑的天然氣管道。運(yùn)用此計量形式的優(yōu)點(diǎn)為，具有比較高的準(zhǔn)確性，能夠展開雙向測量操作，體積也比較小，對環(huán)境的要求比較低，受到溫度以及壓力等因素的影響比較小，工作原理比較簡單，使得超聲波流量計能夠良好發(fā)展。缺點(diǎn)主要就是，成本比較高，設(shè)備的價格偏貴，現(xiàn)階段主要用于大型工程項(xiàng)目中[8]。

3 天然氣輸差產(chǎn)生的原因及控制措施

3.1 天然氣輸差產(chǎn)生的原因

3.1.1 溫度的影響

在天然氣輸送期間，由于管道過長，并且天然氣從本質(zhì)上來說就是氣體，因此在輸送天然氣過程中，溫度環(huán)境的變化，對天然氣輸送的效率產(chǎn)生一定的影響。溫度就是一個比較重要的參數(shù)，相關(guān)工作人員在對天然氣展開輸送工作過程中，因?yàn)橥局薪?jīng)過的城市以及地區(qū)比較多，然而各個地區(qū)的溫差也比較大，在此背景下，從而引發(fā)管道中的壓力發(fā)生變化，進(jìn)一步影響到輸送的質(zhì)量與效率。

3.1.2 輸送設(shè)備老化

相關(guān)工作人員在對天然氣進(jìn)行輸送過程中，無法避免的就是輸送設(shè)備存在老化的問題，從而出現(xiàn)輸差的問題。基于此，相關(guān)工作人員需要全面維修輸送的設(shè)備，防止設(shè)備老化問題的出現(xiàn)，當(dāng)他們發(fā)現(xiàn)該問題發(fā)生時，需要對設(shè)備的零部件予以及時更換，設(shè)備老化就是一種運(yùn)輸天然氣過程中比較重要的因素，隨著設(shè)備老化問題的出現(xiàn)，進(jìn)一步地影響天然氣運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量及效率，與此同時還會為運(yùn)輸造成一定的損失。

3.1.3 計量儀器誤差

首先，相關(guān)工作人員在開展安裝工作之前，關(guān)注是否科學(xué)合理地選擇計量儀器，與此同時還需要進(jìn)一步了解客戶的相關(guān)使用需求，保證儀器的額定流量能夠達(dá)標(biāo)。其次，現(xiàn)階段，大部分用戶依然沿用皮模表，他們對儀器的使用已經(jīng)達(dá)到極限，計量功能隨著時間的推移使得輸差不斷地增大；其三，受到大自然環(huán)境的影響，尤其在受溫度以及壓力等因素的影響下，譬如在低溫狀態(tài)下，皮膜表難以受到溫度的補(bǔ)償，從而使得計量的數(shù)值變小。

3.1.4 脈動流引發(fā)的誤差

根據(jù)我國天然氣行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量》中指出：

氣流主要通過節(jié)流的裝置，流動性質(zhì)需要保持穩(wěn)定的、亞音速的，又或者只是隨著時間變化而變化的，不適用與脈動流的流量測量。現(xiàn)階段，對于氣田孔板的計量裝置來說，主要安裝在壓縮機(jī)設(shè)備之后一百米內(nèi)的外輸管線上，重復(fù)形式壓縮機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)、氣體液體混合輸入導(dǎo)致的液勇、冬季間歇井/解堵井頻繁開關(guān)等，都能夠在外輸計量的管線中存在比較復(fù)雜的脈動流。然而真空流量計主要就是以平穩(wěn)的流速參數(shù)作為根據(jù)，當(dāng)存在一定的脈動流時，需要把在孔板位置產(chǎn)生正常的差壓之外的額外差壓，基于此，逐漸增大其差壓的輸出值會，從而存在流量正誤差，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)指出，脈動流所引發(fā)的誤差數(shù)值最大可以達(dá)到20%～30%。

3.2 天然氣輸差控制措施

3.2.1 加強(qiáng)輸送環(huán)節(jié)的管理工作

在輸送天然氣過程中大部分情況都會存在一定的損失，基于此，相關(guān)工作人員需要在減少損失上下功夫，運(yùn)用先進(jìn)的設(shè)備，從而了解在運(yùn)輸天然氣期間哪一部分導(dǎo)致?lián)p失的發(fā)生，在找到相關(guān)原因之后，就需要對此損失進(jìn)行全方面的分析，最大限度地減少在輸送過程中造成的損失。由于多因素都會影響到天然氣運(yùn)輸途中發(fā)生的損失，譬如壓力變化以及溫度變化等方面，按照不同損失的實(shí)際情況，

相關(guān)工作人員為了能夠減少在對天然氣輸送過程中造成的巡視，應(yīng)該科學(xué)合理地制定出方案，為企業(yè)帶來盈利。與此同時，企業(yè)需要定期對技術(shù)人員進(jìn)行培養(yǎng)，讓他們更好地保養(yǎng)相關(guān)儀器設(shè)備，這樣一來才能夠適當(dāng)?shù)販p少在輸送過程中發(fā)生的損失，這無疑就是一種十分重要的方式。輸送時應(yīng)該按照外界環(huán)境的變化，對科學(xué)合理的運(yùn)輸方案進(jìn)行制定，檢測在輸送天然氣過程中的輸送量，由此一來詳細(xì)了解損失量，不斷地加強(qiáng)運(yùn)輸管理有效控制。

3.2.2 儀表的選用及防腐設(shè)計

天然氣流量計的選擇就是一項(xiàng)比較復(fù)雜的問題，其影響因素如下表1所示：

表1 天然氣流量計影響因素

相關(guān)工作人員在選擇儀表過程中，應(yīng)該從儀表的性能、準(zhǔn)確度以及密封性等方面予以選擇，盡量選擇準(zhǔn)確度以及密封性比較好的，還有一點(diǎn)就是，儀表的使用壽命比較長的。除此之外，量程比與被測燃?xì)獾膽?yīng)用范圍相符合。在安裝測量儀表過程中需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)工作人員還需要仔細(xì)檢查安裝得是否合理。對流量計算方法予以科學(xué)合理的選擇，并且估算放空的損失，進(jìn)一步修正測量過程中造成的誤差。雙波紋管差壓的流量計作為一種使用比較廣泛的儀器。此外，相關(guān)工作人員還需要對標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)流設(shè)備予以選擇，在運(yùn)輸天然氣過程中無法很好地控制流量，并且對相關(guān)節(jié)流設(shè)備的量程要求比較嚴(yán)格。在工作期間，相關(guān)工作人員需要根據(jù)流量變化的實(shí)際狀況，從而科學(xué)合理地選擇適宜的儀表。

計量誤差會進(jìn)一步影響輸差控制，與此同時，管道腐蝕同樣會影響輸差控制。因?yàn)楣艿婪笤O(shè)需要在地下完成，因此輸氣管道存在一定的安全隱患，譬如管道的裂紋以及其腐蝕等因素。相關(guān)公司需要針對此創(chuàng)建一種查漏管理的制度，對查漏的相關(guān)指標(biāo)與范圍予以一定的明確。現(xiàn)階段，應(yīng)該針對天然氣管線創(chuàng)建與其相關(guān)的腐蝕產(chǎn)物的分析措施，對其中的化合物成分進(jìn)行分析，并且把成果有效地運(yùn)用到工作中，合理科學(xué)地控制腐蝕。

3.2.3 輸差定位預(yù)警

在具有存檔管道的運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建計量數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用仿真軟件，進(jìn)一步判斷在管道中發(fā)生的一些異常的情況，對輸差的發(fā)源地進(jìn)行準(zhǔn)確了解。譬如，通過現(xiàn)代信息技術(shù)，計算出所有路段中管道量水力摩阻的系數(shù)，由于其影響到管道的壓降，不正常的壓降方式用于預(yù)警輸差。在天然氣管道運(yùn)輸過程中，對數(shù)據(jù)庫中的水力摩阻系數(shù)進(jìn)行運(yùn)用，通過比較，就會發(fā)現(xiàn)輸差發(fā)生在管道段的哪一個位置。

3.2.4 防止漏氣

相關(guān)工作人員需要對管道的工況進(jìn)行定期檢測，在必要時還需要該項(xiàng)以及調(diào)整管道的位置。不斷地加強(qiáng)材料質(zhì)量檢測的工作，對材料進(jìn)行科學(xué)合理的使用，還需要對其展開防腐處理的工作。例如在承受大型車輛碾壓的位置設(shè)有套管進(jìn)行保護(hù)，在地基比較容易下沉的位置，需要運(yùn)用到比較高強(qiáng)度的管材。與此同時還需要不斷地加強(qiáng)對相關(guān)工作人員自身業(yè)務(wù)技術(shù)的培訓(xùn)工作，避免人為的漏報現(xiàn)象的發(fā)生[9]。

3.2.5 加大對計量儀器的安裝力度

相關(guān)工作人員在選好達(dá)標(biāo)的計量儀器之后，還需要對計量儀表進(jìn)行安裝，并且，還需要對行之有效的儀表安裝方法進(jìn)行選擇，與輸送測量的實(shí)際要求相結(jié)合，科學(xué)合理地安裝儀表，不斷地加大對計量儀表的安裝力度。如果相關(guān)工作人員在工作期間，存在輸差問題，盡管測量儀表的質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)楣ぷ魅藛T的疏忽而產(chǎn)生腐蝕問題，還需要明確安裝過程的重要性。

4 結(jié)論

綜上所述，在我國天然氣管道運(yùn)輸過程中，為了確保計量表管理工作的實(shí)效性，需要把天然氣管道運(yùn)輸管理質(zhì)量的控制當(dāng)做研究重點(diǎn)，通過加強(qiáng)輸送環(huán)節(jié)的管理工作、儀表的選用及防腐設(shè)計、輸差定位預(yù)警、防止漏氣、加大對計量儀器的安裝力度等方面，采取行之有效的輸差策略，最大限度地提升天然氣管道運(yùn)輸提供一定的支持。與此同時，在計量天然氣期間，明確參數(shù)控制的范圍，為現(xiàn)階段天然氣傳輸領(lǐng)域的良好發(fā)展鋪墊基礎(chǔ)。