2007年第11期內(nèi)蒙古石油化工天然氣輸差問(wèn)題的分析與研究徐慶磊,劉穎,段永紅2(1.西南石油大學(xué)四川成都610500;2.塔里木油田分公司規(guī)劃計(jì)劃處,841000)摘要:輸差是控制輸氣成本的一個(gè)最關(guān)鍵的指標(biāo),如何降低輸差是管輸企業(yè)面臨的難題。針對(duì)輸氣親統(tǒng)的輸差問(wèn)題,從誤差理論出發(fā),以輸氣干線親統(tǒng)為研究對(duì)象,分析丁產(chǎn)生輸差問(wèn)題的原因,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)孔板引起的測(cè)量誤差、輸氣干線測(cè)量誤差和測(cè)量誤差造成的輸差進(jìn)行了計(jì)算,給出了單點(diǎn)輸差和綜合輸差的計(jì)算方法,并提出了降低輸差的措施和方法關(guān)鍵詞:天然氣;輸氣管道;輸差;測(cè)量誤差;計(jì)算;分析;控制措施概述相對(duì)輸差計(jì)算公式為()近年來(lái),天然氣作為一種潔凈的高熱值能源,市場(chǎng)的需求量不斷增加,供需雙方對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的要7=v1+a×10%(2)求越來(lái)越高。天然氣管輸行業(yè)面臨的最大難題就是式中:相對(duì)誤差,%。如何有效降低輸差,輸差是控制輸氣成本的一個(gè)最由公式(1)、(2)可看出,產(chǎn)生輸差的原因主要有為關(guān)鍵的指標(biāo),它不僅反映計(jì)量工作的好壞而且直兩種:一種是計(jì)量產(chǎn)生的誤差;另一種是輸氣系統(tǒng)因接關(guān)系到企業(yè)的切身經(jīng)濟(jì)利益。設(shè)備質(zhì)量、腐蝕、管理和其他因素造成的泄漏。由此輸差的概念產(chǎn)生的輸差由兩部分組成,計(jì)量誤差所導(dǎo)致的輸差天然氣輸差是指平衡商品天然氣中間計(jì)量與交和泄漏導(dǎo)致的輸差。接計(jì)量之間流量的差值從表示方法上講,它分為絕3產(chǎn)生輸差的原因分析及其計(jì)算對(duì)輸差和相對(duì)輸差;從統(tǒng)計(jì)角度講,它又分為單點(diǎn)輸31計(jì)量親統(tǒng)誤差差(某一個(gè)交接計(jì)量點(diǎn)的輸差)和綜合輸差(整個(gè)管3.1.1標(biāo)準(zhǔn)孔板測(cè)量誤差網(wǎng)的輸差)0)儀表或計(jì)量系統(tǒng)的測(cè)量誤差是導(dǎo)致輸根據(jù)誤差理論,標(biāo)準(zhǔn)孔板配二次儀表組成的流差的主要原因之一,輸差是誤差的最終體現(xiàn)形式。量計(jì)量系統(tǒng)的誤差由隨機(jī)誤差、已定系統(tǒng)誤差、未定一般來(lái)說(shuō),輸差的計(jì)算公式為m:系統(tǒng)誤差三部分組成。由于天然氣的原始計(jì)量結(jié)果Q3=(v1+Q)-(Q2+Q3+Q+V2()是取多次測(cè)量的平均值,根據(jù)誤差理論可知,在測(cè)量式中:Q一某一時(shí)間輸氣管道內(nèi)平衡輸氣量之差次數(shù)足夠多的情況下,可以忽略測(cè)量產(chǎn)生的隨機(jī)誤值,m3;差(對(duì)于已定系統(tǒng)誤差,一般在測(cè)量中力求對(duì)已定Q1-同一時(shí)間內(nèi)的輸入氣量,m3系統(tǒng)誤差作修正處理,所以理論分析討論計(jì)量裝置Q2-同一時(shí)間內(nèi)的輸出氣量,m3;的誤差實(shí)際上只考慮儀表本身帶來(lái)的未定系統(tǒng)誤Q3-同一時(shí)間內(nèi)輸氣單位的生產(chǎn)、生活用氣差量未定系統(tǒng)誤差的大小可以用流量測(cè)量的不確定Q4-同一時(shí)間內(nèi)放空氣量,m3;度來(lái)計(jì)算。根據(jù)SY/6143-1996可知,流量測(cè)量的V1計(jì)算時(shí)間開(kāi)始時(shí)管道計(jì)算段內(nèi)的儲(chǔ)存不確定度相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)偏差的兩倍,因此求出流氣量,m3;量測(cè)量的不確定度,就可以得到測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)偏v,計(jì)算時(shí)間終了時(shí),管道計(jì)算段內(nèi)的儲(chǔ)存差。氣量,m3。標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)系統(tǒng)體積流量計(jì)算公式為(:收稿日期:2007-07—-2216內(nèi)蒙古石油化工2007年第11期TT度天然氣流動(dòng)熱力學(xué)溫度測(cè)量的不確定PI=M,Z,GPi/(RZaT)31.2輸氣干線系統(tǒng)測(cè)量誤差P.= MG-P.(RZ, T)設(shè)輸氣干線系統(tǒng)模型如圖1所示”,輸氣干線式中:Q一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量,m3/s起點(diǎn)有M個(gè)進(jìn)氣點(diǎn),進(jìn)氣量分別為Q,終點(diǎn)有N個(gè)P一天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度,kg/m3;配氣點(diǎn),配氣量分別為Q,假設(shè)進(jìn)氣點(diǎn)和配氣點(diǎn)均P2-天然氣在流動(dòng)狀態(tài)下上游取壓孔處的密采用前面所述的標(biāo)準(zhǔn)孔板配雙波紋管差壓式流量計(jì)度,kg/m3;且各流量測(cè)量相互獨(dú)立G一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的相對(duì)密度;Z。一干空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮因子;Zn天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮因子;M。一干空氣的相對(duì)分子質(zhì)量;R一通用氣體常數(shù);C一流出系數(shù);B一孔徑比,B=d/D;△p-孔板前后差壓,Pa;E一流東膨脹系數(shù)。對(duì)圖1所示的輸氣干線系統(tǒng),由于每個(gè)流量測(cè)天然氣體積流量的測(cè)量不確定度按下式計(jì)量單元相互獨(dú)立,因此對(duì)于進(jìn)氣端和出氣端,誤差的算合成可以看成是并聯(lián)誤差的合成,而對(duì)于整個(gè)輸氣干線系統(tǒng)總誤差則可看成進(jìn)氣端和出氣端測(cè)量誤差=[]+[]+[2][0y+的串聯(lián)合成誤差。2[y+4c:y+乙y+端有根據(jù)誤差傳遞和合成理論,對(duì)于輸氣干線進(jìn)氣4y+4y+9]5(4)Q,= 2Q式中:一流出系數(shù)的不確定度,士0.6%;Q,Q(5)D-測(cè)量管內(nèi)徑的不確定度,士0.4%同理,對(duì)于輸氣干線出氣端有(0:e可膨脹系數(shù)的不確定度,士42%Q, dQ(6)一孔板開(kāi)孔直徑的不確定度,士0.07%;對(duì)于輸氣干線系統(tǒng)總的輸氣量誤差為0天然氣動(dòng)葉上游的絕對(duì)壓力測(cè)量的不0-器+品(+h確定度;(7)E△P一差壓測(cè)量的不確定度;31.3測(cè)量誤差造成的輸差天然氣相對(duì)密度測(cè)量的不確定度,士0.在已知流量測(cè)量?jī)x表標(biāo)準(zhǔn)誤差的情況下,可以5%;求出輸氣干線系統(tǒng)年輸送誤差的上下限值(2):2-天然氣壓縮因子測(cè)量的不確定度,士0最小年輸送誤差=minQ×Q(8)最大年輸送識(shí)差=maxQ×Qn(9)5%式中:Qn-為輸氣干線年輸量。2007年第11期徐慶磊等天然氣輸差問(wèn)題的分析與研究173.2輸氣親統(tǒng)的泄漏及其它人為因素造成的誤差式中:△Q一絕對(duì)誤差;輸氣系統(tǒng)的泄漏有三種類(lèi)型:偶然性泄漏、長(zhǎng)期△Qa-相對(duì)誤差;性泄漏和普通運(yùn)行泄漏。偶然性泄漏是指由于輸氣Q一期初管存量;系統(tǒng)在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的腐蝕和輸配設(shè)備安裝不當(dāng)Q輸入總量;或設(shè)備發(fā)生故障所導(dǎo)致的泄漏。長(zhǎng)期性泄漏是由于Q.輸出總量;輸配氣站本身工藝設(shè)計(jì)的不合理或設(shè)備質(zhì)量不好導(dǎo)Qm-期末結(jié)存量;致的泄漏。普通運(yùn)行泄漏是指由于某些站場(chǎng)管部件放空量本身設(shè)計(jì)不當(dāng)造成腐蝕從而引發(fā)的偶然性泄漏。式(13)沒(méi)有考慮期初管存量與期末結(jié)存量的差般說(shuō)來(lái),輸氣系統(tǒng)的泄漏絕大部分屬于偶然性泄漏。值實(shí)際上這一差值應(yīng)當(dāng)作為輸入總量的一部分參造成輸氣系統(tǒng)發(fā)生泄漏的主要原因包括:輸氣與輸差計(jì)算,即對(duì)一個(gè)管網(wǎng)或長(zhǎng)輸干線的綜合相對(duì)管道和部件長(zhǎng)期暴露于酸性氣體環(huán)境中,造成硫化誤差進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí),應(yīng)用下式氫腐蝕;天然氣中的H2S,CO2等酸性氣體的組分達(dá)△Q=△Q/(Q,+Qx-Qm)×100%(14)不到輸氣系統(tǒng)對(duì)氣質(zhì)的要求,造成輸氣管道和部件另外需說(shuō)明的是,利用公式(10)、(11)計(jì)算單點(diǎn)內(nèi)壁腐蝕;輸氣管道制管質(zhì)量差導(dǎo)致管道螺旋焊縫輸差時(shí),若供氣方與用氣方之間管容較大時(shí),應(yīng)考慮的斷裂輸氣管道和部件安裝以及焊按質(zhì)量差導(dǎo)致期初管存量和期末結(jié)存量的影響。管道環(huán)行焊縫和管、件之間焊縫的斷裂;陰極保護(hù)系4輸差分析方法統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或管道外絕緣層破壞所導(dǎo)致的管道外對(duì)集輸管網(wǎng)進(jìn)行輸差分析,就是要及時(shí)暴露輸壁腐蝕穿孔;外力(如:洪水、山體滑坡等)或人為原差問(wèn)題,盡快解決問(wèn)題。通常實(shí)行的輸差分析方法因?qū)е碌墓艿榔茐牡扔?.3單點(diǎn)輸差和綜合輸差4.1計(jì)量先行法63.3.1單點(diǎn)輸差單點(diǎn)輸差是天然氣輸銷(xiāo)過(guò)程中最常見(jiàn)的一種輸計(jì)量?jī)x表產(chǎn)生的輸差問(wèn)題不容易被發(fā)覺(jué),它發(fā)生故障造成計(jì)量不準(zhǔn)確而產(chǎn)生輸差的可能性遠(yuǎn)大于差統(tǒng)計(jì)形式。由于交接對(duì)象單一,數(shù)據(jù)來(lái)源方便,因此它是交接計(jì)量或貿(mào)易計(jì)量過(guò)程中需要隨時(shí)統(tǒng)計(jì)和管道竊氣、漏氣的可能性。堅(jiān)持計(jì)量先行的原則,更有利于輸差問(wèn)題的解決。監(jiān)控的一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)4.2相關(guān)分析法對(duì)于供方來(lái)講:輸差的分析不能僅靠單一的對(duì)一種因素進(jìn)行分析,而要對(duì)多種因素綜合考慮,進(jìn)行相關(guān)分析,盡快(10)找出原因,避免機(jī)械地查找各個(gè)計(jì)量?jī)x表對(duì)于需方來(lái)講(:4.3曲線對(duì)比法(Q,=Q1-Q2將全線輸差以及分段輸差,或?qū)⒄麄€(gè)管網(wǎng)的輸差和區(qū)域的輸差做成輸差曲線進(jìn)行對(duì)比,如果發(fā)現(xiàn)△Q(11)那段或者那個(gè)區(qū)域的輸差曲線和全線或整個(gè)管網(wǎng)的式中:△Q-絕對(duì)輸差;輸差曲線走勢(shì)相似時(shí),則說(shuō)明該段存在輸差問(wèn)題的△Qx-相對(duì)輸差;可能性比較大,應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)該段或者該區(qū)域進(jìn)行查Q1一供方計(jì)量數(shù)據(jù);找Q2-需方計(jì)量數(shù)據(jù)。5降低輸差的主要措施5(3.3.2綜合輸差①?lài)?yán)格把好工程質(zhì)量關(guān)和材料配件質(zhì)量關(guān)。工般大型輸氣系統(tǒng)和城鎮(zhèn)燃?xì)廨敼┕こ痰妮敋獬淌┕?yán)格按設(shè)計(jì)、安裝驗(yàn)收規(guī)范執(zhí)行;加強(qiáng)對(duì)管管道均為環(huán)狀或網(wǎng)狀,在環(huán)網(wǎng)狀輸配系統(tǒng)內(nèi),分布了線、防腐、焊接等安裝質(zhì)量的監(jiān)督很多的輸出和輸入接口,其綜合輸差計(jì)算式為(1)②正確選取測(cè)量?jī)x表選取儀表要求性能可靠,2Q,=Q+Q,-Q-Qm-Q(12)準(zhǔn)確度好,使用壽命長(zhǎng),密封性能好。儀表應(yīng)對(duì)被測(cè)AQ=2QQ,×100%(13)燃?xì)饩哂辛己玫倪m應(yīng)性,量程比必須適合于被測(cè)流18內(nèi)蒙古石油化工2007年第11期量的測(cè)量輸配與應(yīng)用范圍。③防止漏氣。定期檢查〔參考文獻(xiàn)〕管道工況;對(duì)材料進(jìn)行防腐處理,重視管道接口的耐[1]張連友,天然氣輸送過(guò)程中的輸差計(jì)算及其控震性能;堅(jiān)決杜絕人為的漏計(jì)和漏報(bào)現(xiàn)象制.石油知識(shí)④加強(qiáng)管道的運(yùn)行數(shù)據(jù)管理做好管道置換、通[2]文其志,劉選新,宋敬濤,民用天然氣輸差分析球掃線等過(guò)程中天然氣用量的統(tǒng)計(jì)記錄工作;做好及其對(duì)策探討.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào),2005,7管道陰極保護(hù)系統(tǒng)測(cè)試數(shù)據(jù)的分析工作。根據(jù)電位(2):34-37.測(cè)試的結(jié)果,分析各段管道的運(yùn)行狀況,判斷管道的[3]趙剛,淺談如何有效降低天然氣輸差,工業(yè)計(jì)腐蝕點(diǎn),并及時(shí)采取措施,防患于未然量,2006,增刊1:202-203⑤輸差定位預(yù)警建立計(jì)量數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)管道每時(shí)[4]李金陸.黃飚胡春英.天然氣長(zhǎng)輸管線輸差計(jì)每刻的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行存檔,使用仿真軟件功能來(lái)判算方法分析探討.城市燃?xì)?2002,323(1):18斷管道的細(xì)微異常,準(zhǔn)確把握輸差的發(fā)源地。在輸氣過(guò)程中,可以使用數(shù)據(jù)庫(kù)的水力摩阻系數(shù),通過(guò)對(duì)5]孔大鹛.天然氣計(jì)量輸差分析及對(duì)策.工業(yè)計(jì)比,就能發(fā)現(xiàn)輸差出現(xiàn)在哪個(gè)管道段。水力摩阻系數(shù)量,1999,(3):11-13計(jì)算公式如下0:[6]吳斌,劉明亮.天然氣計(jì)量與輸差控制.儀器儀CdS(15)表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量,2006,(2):32-34[7]張書(shū)麗,尤永建,天然氣輸差產(chǎn)生的原因及降式中:-水力摩阻系數(shù)低途徑.天然氣與石油,2005,23(3):20-22.C—與單位換算相關(guān)的常數(shù)[8]陳庭煌,楊曉寧,王玲.天然氣輸差問(wèn)題的分p1-管道起點(diǎn)壓力,MPa;析,油氣儲(chǔ)運(yùn),2003,22(1):39-42p2-管道終點(diǎn)壓力,MPa[9]梁光川,袁宗明,蒲愛(ài)華.天然氣輸差問(wèn)題分析△一天然氣相對(duì)密度。與研究.天然氣工業(yè),1999,19(5):70-75.⑨采用新技術(shù)。在生產(chǎn)實(shí)踐中積極采用計(jì)量新[10]邱正陽(yáng),梁平,徐春碧.天然氣輸差問(wèn)題及其技術(shù)和統(tǒng)計(jì)信息技術(shù),提高天然氣動(dòng)態(tài)計(jì)量數(shù)據(jù)的解決方法.油氣儲(chǔ)運(yùn),2006,25(7):60-62可追溯性。[11]羅明強(qiáng),天然氣輸銷(xiāo)過(guò)程中的輸差計(jì)算.石油6結(jié)束語(yǔ)工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2004(6)隨著計(jì)量管理的進(jìn)一步加強(qiáng),天然氣管道行業(yè)[12]潘丕武,長(zhǎng)輸原油管道的輸差產(chǎn)生原因及其的輸差問(wèn)題一定能夠得到更有效的控制,實(shí)現(xiàn)供需降低措施管道技術(shù)與設(shè)備,1994(3):3-4.雙方雙贏,為天然氣管輸行業(yè)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步發(fā)揮[13]SY/T6143-1996.天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)更大的作用算方法Analysis and Research on the Transmission Error of Natural GasXu Qing-lei, Liu Ying, Duan Yong-hong(1. Southwest Petroleum University, ChengDu, SiChuan, 610500; 2. Tarim Oilfield Company 841000)Abstract: Natural gas transmission error is one of the most pivotal indices in gas transmission cost con-trol. How to reduce transmission error is one of the problems that the tube-transporting enterprise has toface with. This paper aims at transmission error in transmission system and analyses the causes of thetransmission error in the main gas transmission pipeline according to the theory of errors. This paper introduces the methods of calculating the measuring error creative by the standard orifice, the measuring error of the main gas transmission pipeline and the transmission error induced by the measuring error and also give out the calculation procedure of single-point transmission error and synthesizetransmission error.In the last this paper brought forward the measures and means how to reduce the transmission error.Key words: Natural Gas Gas Pipeline, Transmission Error Measuring Error Computational; Analysis;Control measures