2007年第11期內(nèi)蒙古石油化工天然氣輸差問題的分析與研究徐慶磊,劉穎,段永紅2(1.西南石油大學四川成都610500;2.塔里木油田分公司規(guī)劃計劃處,841000)摘要:輸差是控制輸氣成本的一個最關(guān)鍵的指標,如何降低輸差是管輸企業(yè)面臨的難題。針對輸氣親統(tǒng)的輸差問題,從誤差理論出發(fā),以輸氣干線親統(tǒng)為研究對象,分析丁產(chǎn)生輸差問題的原因,對標準孔板引起的測量誤差、輸氣干線測量誤差和測量誤差造成的輸差進行了計算,給出了單點輸差和綜合輸差的計算方法,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;測量誤差;計算;分析;控制措施概述相對輸差計算公式為()近年來,天然氣作為一種潔凈的高熱值能源,市場的需求量不斷增加,供需雙方對計量準確度的要7=v1+a×10%(2)求越來越高。天然氣管輸行業(yè)面臨的最大難題就是式中:相對誤差,%。如何有效降低輸差,輸差是控制輸氣成本的一個最由公式(1)、(2)可看出,產(chǎn)生輸差的原因主要有為關(guān)鍵的指標,它不僅反映計量工作的好壞而且直兩種:一種是計量產(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)濟利益。設備質(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,計量誤差所導致的輸差天然氣輸差是指平衡商品天然氣中間計量與交和泄漏導致的輸差。接計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算對輸差和相對輸差;從統(tǒng)計角度講,它又分為單點輸31計量親統(tǒng)誤差差(某一個交接計量點的輸差)和綜合輸差(整個管3.1.1標準孔板測量誤差網(wǎng)的輸差)0)儀表或計量系統(tǒng)的測量誤差是導致輸根據(jù)誤差理論,標準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。量計量系統(tǒng)的誤差由隨機誤差、已定系統(tǒng)誤差、未定一般來說,輸差的計算公式為m:系統(tǒng)誤差三部分組成。由于天然氣的原始計量結(jié)果Q3=(v1+Q)-(Q2+Q3+Q+V2()是取多次測量的平均值,根據(jù)誤差理論可知,在測量式中:Q一某一時間輸氣管道內(nèi)平衡輸氣量之差次數(shù)足夠多的情況下,可以忽略測量產(chǎn)生的隨機誤值,m3;差(對于已定系統(tǒng)誤差,一般在測量中力求對已定Q1-同一時間內(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量裝置Q2-同一時間內(nèi)的輸出氣量,m3;的誤差實際上只考慮儀表本身帶來的未定系統(tǒng)誤Q3-同一時間內(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量的不確定Q4-同一時間內(nèi)放空氣量,m3;度來計算。根據(jù)SY/6143-1996可知,流量測量的V1計算時間開始時管道計算段內(nèi)的儲存不確定度相當于標準偏差的兩倍,因此求出流氣量,m3;量測量的不確定度,就可以得到測量系統(tǒng)的標準偏v,計算時間終了時,管道計算段內(nèi)的儲存差。氣量,m3。標準孔板流量計系統(tǒng)體積流量計算公式為(:收稿日期:2007-07—-2216內(nèi)蒙古石油化工2007年第11期TT度天然氣流動熱力學溫度測量的不確定PI=M,Z,GPi/(RZaT)31.2輸氣干線系統(tǒng)測量誤差P.= MG-P.(RZ, T)設輸氣干線系統(tǒng)模型如圖1所示”,輸氣干線式中:Q一標準狀態(tài)下天然氣體積流量,m3/s起點有M個進氣點,進氣量分別為Q,終點有N個P一天然氣在標準狀態(tài)下的密度,kg/m3;配氣點,配氣量分別為Q,假設進氣點和配氣點均P2-天然氣在流動狀態(tài)下上游取壓孔處的密采用前面所述的標準孔板配雙波紋管差壓式流量計度,kg/m3;且各流量測量相互獨立G一標準狀態(tài)下天然氣的相對密度;Z。一干空氣在標準狀態(tài)下的壓縮因子;Zn天然氣在標準狀態(tài)下的壓縮因子;M。一干空氣的相對分子質(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)。對圖1所示的輸氣干線系統(tǒng),由于每個流量測天然氣體積流量的測量不確定度按下式計量單元相互獨立,因此對于進氣端和出氣端,誤差的算合成可以看成是并聯(lián)誤差的合成,而對于整個輸氣干線系統(tǒng)總誤差則可看成進氣端和出氣端測量誤差=[]+[]+[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,對于輸氣干線進氣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-測量管內(nèi)徑的不確定度,士0.4%同理,對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)一孔板開孔直徑的不確定度,士0.07%;對于輸氣干線系統(tǒng)總的輸氣量誤差為0天然氣動葉上游的絕對壓力測量的不0-器+品(+h確定度;(7)E△P一差壓測量的不確定度;31.3測量誤差造成的輸差天然氣相對密度測量的不確定度,士0.在已知流量測量儀表標準誤差的情況下,可以5%;求出輸氣干線系統(tǒng)年輸送誤差的上下限值(2):2-天然氣壓縮因子測量的不確定度,士0最小年輸送誤差=minQ×Q(8)最大年輸送識差=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一絕對誤差;輸氣系統(tǒng)的泄漏有三種類型:偶然性泄漏、長期△Qa-相對誤差;性泄漏和普通運行泄漏。偶然性泄漏是指由于輸氣Q一期初管存量;系統(tǒng)在長期運行過程中的腐蝕和輸配設備安裝不當Q輸入總量;或設備發(fā)生故障所導致的泄漏。長期性泄漏是由于Q.輸出總量;輸配氣站本身工藝設計的不合理或設備質(zhì)量不好導Qm-期末結(jié)存量;致的泄漏。普通運行泄漏是指由于某些站場管部件放空量本身設計不當造成腐蝕從而引發(fā)的偶然性泄漏。式(13)沒有考慮期初管存量與期末結(jié)存量的差般說來,輸氣系統(tǒng)的泄漏絕大部分屬于偶然性泄漏。值實際上這一差值應當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:輸氣與輸差計算,即對一個管網(wǎng)或長輸干線的綜合相對管道和部件長期暴露于酸性氣體環(huán)境中,造成硫化誤差進行統(tǒng)計時,應用下式氫腐蝕;天然氣中的H2S,CO2等酸性氣體的組分達△Q=△Q/(Q,+Qx-Qm)×100%(14)不到輸氣系統(tǒng)對氣質(zhì)的要求,造成輸氣管道和部件另外需說明的是,利用公式(10)、(11)計算單點內(nèi)壁腐蝕;輸氣管道制管質(zhì)量差導致管道螺旋焊縫輸差時,若供氣方與用氣方之間管容較大時,應考慮的斷裂輸氣管道和部件安裝以及焊按質(zhì)量差導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;陰極保護系4輸差分析方法統(tǒng)設計不合理或管道外絕緣層破壞所導致的管道外對集輸管網(wǎng)進行輸差分析,就是要及時暴露輸壁腐蝕穿孔;外力(如:洪水、山體滑坡等)或人為原差問題,盡快解決問題。通常實行的輸差分析方法因?qū)е碌墓艿榔茐牡扔?.3單點輸差和綜合輸差4.1計量先行法63.3.1單點輸差單點輸差是天然氣輸銷過程中最常見的一種輸計量儀表產(chǎn)生的輸差問題不容易被發(fā)覺,它發(fā)生故障造成計量不準確而產(chǎn)生輸差的可能性遠大于差統(tǒng)計形式。由于交接對象單一,數(shù)據(jù)來源方便,因此它是交接計量或貿(mào)易計量過程中需要隨時統(tǒng)計和管道竊氣、漏氣的可能性。堅持計量先行的原則,更有利于輸差問題的解決。監(jiān)控的一項技術(shù)指標4.2相關(guān)分析法對于供方來講:輸差的分析不能僅靠單一的對一種因素進行分析,而要對多種因素綜合考慮,進行相關(guān)分析,盡快(10)找出原因,避免機械地查找各個計量儀表對于需方來講(:4.3曲線對比法(Q,=Q1-Q2將全線輸差以及分段輸差,或?qū)⒄麄€管網(wǎng)的輸差和區(qū)域的輸差做成輸差曲線進行對比,如果發(fā)現(xiàn)△Q(11)那段或者那個區(qū)域的輸差曲線和全線或整個管網(wǎng)的式中:△Q-絕對輸差;輸差曲線走勢相似時,則說明該段存在輸差問題的△Qx-相對輸差;可能性比較大,應重點針對該段或者該區(qū)域進行查Q1一供方計量數(shù)據(jù);找Q2-需方計量數(shù)據(jù)。5降低輸差的主要措施5(3.3.2綜合輸差①嚴格把好工程質(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)燃氣輸供工程的輸氣程施工嚴格按設計、安裝驗收規(guī)范執(zhí)行;加強對管管道均為環(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,其綜合輸差計算式為(1)②正確選取測量儀表選取儀表要求性能可靠,2Q,=Q+Q,-Q-Qm-Q(12)準確度好,使用壽命長,密封性能好。儀表應對被測AQ=2QQ,×100%(13)燃氣具有良好的適應性,量程比必須適合于被測流18內(nèi)蒙古石油化工2007年第11期量的測量輸配與應用范圍。③防止漏氣。定期檢查〔參考文獻〕管道工況;對材料進行防腐處理,重視管道接口的耐[1]張連友,天然氣輸送過程中的輸差計算及其控震性能;堅決杜絕人為的漏計和漏報現(xiàn)象制.石油知識④加強管道的運行數(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程中天然氣用量的統(tǒng)計記錄工作;做好及其對策探討.重慶科技學院學報,2005,7管道陰極保護系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)的分析工作。根據(jù)電位(2):34-37.測試的結(jié)果,分析各段管道的運行狀況,判斷管道的[3]趙剛,淺談如何有效降低天然氣輸差,工業(yè)計腐蝕點,并及時采取措施,防患于未然量,2006,增刊1:202-203⑤輸差定位預警建立計量數(shù)據(jù)庫,對管道每時[4]李金陸.黃飚胡春英.天然氣長輸管線輸差計每刻的運行參數(shù)進行存檔,使用仿真軟件功能來判算方法分析探討.城市燃氣,2002,323(1):18斷管道的細微異常,準確把握輸差的發(fā)源地。在輸氣過程中,可以使用數(shù)據(jù)庫的水力摩阻系數(shù),通過對5]孔大鹛.天然氣計量輸差分析及對策.工業(yè)計比,就能發(fā)現(xiàn)輸差出現(xiàn)在哪個管道段。水力摩阻系數(shù)量,1999,(3):11-13計算公式如下0:[6]吳斌,劉明亮.天然氣計量與輸差控制.儀器儀CdS(15)表標準化與計量,2006,(2):32-34[7]張書麗,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.天然氣輸差問題的分p1-管道起點壓力,MPa;析,油氣儲運,2003,22(1):39-42p2-管道終點壓力,MPa[9]梁光川,袁宗明,蒲愛華.天然氣輸差問題分析△一天然氣相對密度。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)實踐中積極采用計量新[10]邱正陽,梁平,徐春碧.天然氣輸差問題及其技術(shù)和統(tǒng)計信息技術(shù),提高天然氣動態(tài)計量數(shù)據(jù)的解決方法.油氣儲運,2006,25(7):60-62可追溯性。[11]羅明強,天然氣輸銷過程中的輸差計算.石油6結(jié)束語工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2004(6)隨著計量管理的進一步加強,天然氣管道行業(yè)[12]潘丕武,長輸原油管道的輸差產(chǎn)生原因及其的輸差問題一定能夠得到更有效的控制,實現(xiàn)供需降低措施管道技術(shù)與設備,1994(3):3-4.雙方雙贏,為天然氣管輸行業(yè)發(fā)展和社會進步發(fā)揮[13]SY/T6143-1996.天然氣流量的標準孔板計更大的作用算方法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