天然氣流量積算儀校準(zhǔn)與節(jié)能效果分析

董潔（大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心計(jì)量檢定測(cè)試所）

大慶油田加快了天然氣上產(chǎn)步伐，天然氣產(chǎn)量2019 年要達(dá)到45×108m3。天然氣產(chǎn)量得到了迅速發(fā)展，但目前天然氣計(jì)量工作跟不上發(fā)展需要，相對(duì)落后。各種流量積算儀在天然氣集輸過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用，但由于流量積算儀本身誤差的累計(jì)，造成天然氣上下游天然氣年度氣量結(jié)算出現(xiàn)較大的差距，本裝置主要就是針對(duì)現(xiàn)狀，于現(xiàn)場(chǎng)對(duì)流量積算儀顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，從而為天然氣流量計(jì)量提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

1 流量積算儀的應(yīng)用

天然氣計(jì)量對(duì)于天然氣的貿(mào)易結(jié)算來(lái)說(shuō)，其準(zhǔn)確性備受關(guān)注，天然氣的計(jì)量工作引起了人們的提別關(guān)注。最近幾年國(guó)內(nèi)的計(jì)量技術(shù)發(fā)生了一些新的變化，未來(lái)國(guó)內(nèi)的天然氣的計(jì)量工作會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)智能化，并依靠網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程儀表通信，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和歸檔等[1-4]。因此檢定方式逐步以實(shí)際工況下的天然氣作為檢定介質(zhì)，量值溯源初步實(shí)現(xiàn)從靜態(tài)單參數(shù)向動(dòng)態(tài)多參數(shù)溯源發(fā)展。儀表選型使用的標(biāo)準(zhǔn)逐步從單一儀表向多元化儀表發(fā)展，針對(duì)不同的天然氣流量特點(diǎn)和工況條件選擇多元儀表進(jìn)行流量測(cè)量，同時(shí)逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控管理[5]。

近年來(lái)，以微控技術(shù)為核心的智能流量積算儀已經(jīng)在天然氣流量計(jì)量中得到了較為廣泛的應(yīng)用，目前大慶油田的天然氣計(jì)量中主要以天然氣流量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和智能流量積算儀為主，其中智能流量積算儀以其體積小，投入小，功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，可以同天然氣流量計(jì)配套使用。它具有溫度計(jì)壓力補(bǔ)償功能并對(duì)理想氣態(tài)定律進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)天然氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量進(jìn)行計(jì)算并顯示。隨著采用高性能的微控器和集成化A/D 轉(zhuǎn)換電路，天然氣流量積算儀的測(cè)量精度也會(huì)大幅度提升，進(jìn)而提高整個(gè)大慶油田的天然氣計(jì)量水平。

2 流量積算儀的原理及產(chǎn)生誤差分析

流量積算儀是應(yīng)用普遍的一種智能型儀表，可以同多種傳感器或變送器配套使用。它最基本的原理就是采集現(xiàn)場(chǎng)的模擬量信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)信號(hào)傳輸，經(jīng)過(guò)微處理器進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)而得出天然氣的瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。也就是說(shuō)該設(shè)備經(jīng)過(guò)溫度變送、壓力變送、壓差變送將現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、壓差轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。將該數(shù)值引入相關(guān)計(jì)算從而得出天然氣流量，見(jiàn)圖1。

圖1 天然氣流量積算儀基本原理

由于流量積算儀功能多，使用復(fù)雜，使用容易出現(xiàn)故障[6]。誤差主要來(lái)源于兩方面：一是信號(hào)轉(zhuǎn)換，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)一般是電流信號(hào)，需將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)進(jìn)行引入計(jì)算，由于現(xiàn)場(chǎng)干擾較多，特別是電流衰減造成了誤差的產(chǎn)生；二是天然氣流量積算儀采用的計(jì)算方法，也就是計(jì)算軟件產(chǎn)生的誤差。

3 天然氣流量積算儀現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置

針對(duì)以上流量積算儀在計(jì)量中存在的問(wèn)題，研發(fā)了天然氣流量積算儀校準(zhǔn)裝置。該裝置為便攜式多路過(guò)程智能校驗(yàn)裝置，可以實(shí)現(xiàn)在天然氣計(jì)量中同步輸出、同步測(cè)量多路信號(hào)；過(guò)程和數(shù)據(jù)處理軟件符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以按照生產(chǎn)實(shí)際對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和修改；實(shí)現(xiàn)多種信號(hào)接口的有效連接，消除測(cè)量過(guò)程中信號(hào)的干擾。同哈工大聯(lián)合開(kāi)發(fā)的軟件，嚴(yán)格安裝國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)，并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，保證了天然氣流量軟件計(jì)算準(zhǔn)確。該裝置簡(jiǎn)易圖見(jiàn)圖2。在實(shí)際的校準(zhǔn)工作中，采用將該設(shè)備并行到流量積算儀信號(hào)采集中，將流量積算儀顯示的數(shù)據(jù)同所研發(fā)的流量積算儀校準(zhǔn)裝置顯示數(shù)據(jù)比較方法，采用相對(duì)誤差的計(jì)算方法，得到校準(zhǔn)結(jié)果。

圖2 天然氣流量積算儀校準(zhǔn)裝置簡(jiǎn)易圖

4 流量積算儀校準(zhǔn)裝置實(shí)際應(yīng)用

計(jì)量是節(jié)能的基礎(chǔ)，是節(jié)能效果的重要的數(shù)據(jù)支撐，計(jì)量的準(zhǔn)確程度直接影響到能耗水平。天然氣生產(chǎn)和輸送是天然氣能耗中的重要一環(huán)，只有提高計(jì)量水平，避免“氣糊涂”的產(chǎn)生，才能正確的對(duì)天然氣企業(yè)的能耗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)能耗真實(shí)水平分析和應(yīng)用[6]。根據(jù)以上校準(zhǔn)方法，對(duì)天然氣相關(guān)單位的天然氣流量積算儀進(jìn)行了數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，為天然氣的計(jì)量工作提供了一種有效的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法。如在天然氣的輸送和銷售時(shí)，雙方對(duì)天然氣的流量存有異議，采用該裝置實(shí)地校準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)測(cè)算，1 h累計(jì)天然氣誤差為2.66 m3，如1 年按照300 天，每天24 h 進(jìn)行估算，天然氣1 年累計(jì)誤差為19 152 m3。實(shí)際問(wèn)題得到了解決。表1 為校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

表1 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)流量積算儀校準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，一年可以累計(jì)產(chǎn)生近2×104m3天然氣的計(jì)量誤差，因此要定期的開(kāi)展天然氣流量積算儀校準(zhǔn)工作，確保天然氣能源計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。只有天然氣上下游企業(yè)有可靠的計(jì)量數(shù)據(jù)，才能為天然氣相關(guān)企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高用能效率，優(yōu)化工藝和設(shè)備，制定能源的量化管理。只有提高天然氣的計(jì)量工作，才能有效的避免“氣糊涂”的產(chǎn)生，確保天然氣能源計(jì)量的準(zhǔn)確可靠，為相關(guān)企業(yè)的能源開(kāi)展宏觀的科學(xué)調(diào)控起到重大的作用。