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天然氣流量測量中的幾個問題及氣體組分的影響
點擊次數:1584 更新時間:2015-08-06

標準分輸站的計量系統,由于比較成熟和規范,所以在設計和安裝方面基本上不存在大的問題,主要是使用和維護問題:一是由于氣質的原因,節流裝置(或流量計)及其直管段長期運行后必然存在積塵,但是由于清理工作的勞動強度很大,加之計量管理人員對此問題的認識不足,個別企業自安裝運行至今幾乎未做過任何清理。筆者曾親眼所見某直管段管壁積塵達2~3mm,孔板閥上游底部積塵厚度達10mm。二是對于孔板計量系統,某些企業兩年甚至更長時間才更換一次孔板。我們知道,孔板的銳度是一個很重要的指標,由于氣流的沖刷加之氣體中所夾帶雜物的碰撞,孔板使用一段時間后銳度肯定要因磨損而變差,甚至內徑也可能被沖刷變大,這些都是造成計量偏差的原因。為了減小計量偏差,筆者所在公司的孔板每年更換兩次,而與我們關聯的下游某用戶卻是兩年更換一次孔板。
我們曾做過輸差對比分析,結果每次換上新孔板時輸差就突然變大,然后逐漸減小,只要他們更換了孑L板,則輸差立即減到zui小。事實證明,孔板必須周期性更換,才能保證計量持續準確。撬裝設備使用靈活、方便,不失為一種成本低廉、快捷方便的供氣設備。但是,目前國內的撬裝設備制造廠魚龍混雜,不規范的撬裝設備比比皆是。
因此,撬裝設備的選用必須慎重。
氣體組分對流量測量的影響。對于沒有進入SCADA系統的分輸站來說,天然氣流量計的組分或密度是難以及時更新的,所以普遍采用某一平均定值。
另外某些流量計不支持組分輸入,只能輸入相對密度(并且只能保留兩位到四位小數),這些都是造成計量誤差的因素。筆者曾在同等條件下取3組氣體組分進行計算(如表1),結論是:①氣體組分對相對密度系數和超壓縮系數影響較大;②相對密度系數每變化0.01則造成流量變化0.78%。

天然氣流量計信號傳輸方式對計量的影響及時鐘精度問題
圖4和圖5是目前大多數天然氣貿易計量的系統構成和信號傳輸方式。從圖中可以看出,其中的信號傳輸采用的是傳統的模擬信號,這是一種很成熟的、抗干擾能力很強的信號傳輸方式。但是,我們應該注意到,作為信號的接收端,流量計算機和RTU都是數字設備,并且數字化的智能變送器也已廣泛使用。智能變送器的工作原理(圖5)是:*步將被測物理量轉換為電量并放大,第二步進行A/D轉換,第_三步進行運算,第四步完成D/A轉換和V/I變換輸電流信號并疊加HART協議數字信號(目前,HART協議大多數情況下僅用于變送器的調整和校驗)。由此看來,這種系統構成方式實際上是增加了四級信號變換誤差,即變送器輸出的D/A轉換和V/I變換,流量計算機或RTU的輸入I/V變換和A/D轉換。如果將圖中的模擬信號傳輸方式改為數字信號傳輸(采用現場總線等),將會使系統的準確度得到大幅度的提高,所以建議在今后的系統設計中盡量采用數字信號傳輸方式,以充分發揮智能變送器的作用,提高系統準確度。

另外,在參與流量計算的RTu(或PLC)的選用時有一個指標是容易忽視的,那就是時鐘的準確度問題。時鐘在流量計算中是一個重要的參數,不論瞬時流量還是累計流量的計算都離不開它,時鐘失準,必然造成秒流量的失準,進而造成累計流量的失準。如果口結算流量是自動生成的,那么結算時間將會越來越提前或越來越推后。因此,時鐘的準確度。
天然氣流量計維護保養及運行方式問題
計量系統的日常維護及運行管理方面所涉及的內容很多,在此僅談兩點:一是現場變送器電氣接口的密封問題。出于防爆要求,現場變送器都配有防爆撓性管,并且對其密封性要求很高,但是在實際應用中由于撓性管的老化及接頭松脫,變送器殼內經常出現進水現象,這不但是一個安全隱患,而且由于水的電解質特性而造成了儀表指示的失準(跳變),進而造成計量偏差,這是比較明顯的現象,解決起來也容易。另外有一個現象是不容易被發現的,那就是溫度保護套管內的積水,它不但影響計量的準確性,而且在冬季時極有可能因結冰而造成保護套管破裂,引起天然氣泄漏。所以,對于變送器的電氣接口,其日常的密封性檢查及冬夏兩季的及時緊固是非常必要的。二是供氣方式問題。我們知道,對于計量裝置而言,介質的流態越穩定則計量越準確,但事實上由于各種各樣的原因,多數天然氣分輸站采用的是間斷供氣的方式。這種方式不但造成計量準確度的降低,而且由于閥門的頻繁操作和磨損而導致閥門內漏,往往這種內漏的流量又小于計量裝置的zui小測量范圍,在流量計上是反映不來的,所以閥門內漏的檢查也是一項很重要的日常工作。遇到這種情況的處理方法是,除了及時檢修閥門外,zui重要的是應該盡量創造有利條件(人員培訓、更換孑L板、選用測量范圍大的流量計等)以實現連續供氣。
天然氣1業正在飛速發展,計量技術也在不斷進步,作為天然氣計量工作者,我們應該隨時關注新的技術和方法,同時在應用過程中要善于觀察、總結,特別要注意一些細節問題,要能夠認識到天然氣計量是一項系統工程,其中任何一個細節的偏差都會影響到計量結果。天然氣流量計量系統存在或被忽視的問題遠不止本文所涉及這些,還有待廣大有識之士進一步去發現和解決。

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