天然氣輸差問(wèn)題的分析與研究

2007年第11期內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劃計劃處,841000)摘要:輸差是控制輸氣成本的一個(gè)最關(guān)鍵的指標,如何降低輸差是管輸企業(yè)面臨的難題。針對輸氣親統的輸差問(wèn)題,從誤差理論出發(fā),以輸氣干線(xiàn)親統為研究對象,分析丁產(chǎn)生輸差問(wèn)題的原因,對標準孔板引起的測量誤差、輸氣干線(xiàn)測量誤差和測量誤差造成的輸差進(jìn)行了計算,給出了單點(diǎn)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(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,供需雙方對計量準確度的要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,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;從統計角度講,它又分為單點(diǎn)輸31計量親統誤差差(某一個(gè)交接計量點(diǎn)的輸差)和綜合輸差(整個(gè)管3.1.1標準孔板測量誤差網(wǎng)的輸差)0)儀表或計量系統的測量誤差是導致輸根據誤差理論,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形式。量計量系統的誤差由隨機誤差、已定系統誤差、未定一般來(lái)說(shuō),輸差的計算公式為m:系統誤差三部分組成。由于天然氣的原始計量結果Q3=(v1+Q)-(Q2+Q3+Q+V2()是取多次測量的平均值,根據誤差理論可知,在測量式中:Q一某一時(shí)間輸氣管道內平衡輸氣量之差次數足夠多的情況下,可以忽略測量產(chǎn)生的隨機誤值,m3;差(對于已定系統誤差,一般在測量中力求對已定Q1-同一時(shí)間內的輸入氣量,m3系統誤差作修正處理,所以理論分析討論計量裝置Q2-同一時(shí)間內的輸出氣量,m3;的誤差實(shí)際上只考慮儀表本身帶來(lái)的未定系統誤Q3-同一時(shí)間內輸氣單位的生產(chǎn)、生活用氣差量未定系統誤差的大小可以用流量測量的不確定Q4-同一時(shí)間內放空氣量,m3;度來(lái)計算。根據SY/6143-1996可知,流量測量的V1計算時(shí)間開(kāi)始時(shí)管道計算段內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的標準偏v,計算時(shí)間終了時(shí),管道計算段內的儲存差。氣量,m3。標準孔板流量計系統體積流量計算公式為(:收稿日期:2007-07—-2216內蒙古石油化工2007年第11期TT度天然氣流動(dòng)熱力學(xué)溫度測量的不確定PI=M,Z,GPi/(RZaT)31.2輸氣干線(xiàn)系統測量誤差P.= MG-P.(RZ, T)設輸氣干線(xiàn)系統模型如圖1所示”,輸氣干線(xiàn)式中:Q一標準狀態(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一天然氣在標準狀態(tài)下的密度,kg/m3;配氣點(diǎn),配氣量分別為Q,假設進(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;C一流出系數;B一孔徑比,B=d/D;△p-孔板前后差壓,Pa;E一流東膨脹系數。對圖1所示的輸氣干線(xiàn)系統,由于每個(gè)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(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,而對于整個(gè)輸氣干線(xiàn)系統總誤差則可看成進(jìn)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+端有根據誤差傳遞和合成理論,對于輸氣干線(xiàn)進(jìn)氣4y+4y+9]5(4)Q,= 2Q式中:一流出系數的不確定度,士0.6%;Q,Q(5)D-測量管內徑的不確定度,士0.4%同理,對于輸氣干線(xiàn)出氣端有(0:e可膨脹系數的不確定度,士42%Q, dQ(6)一孔板開(kāi)孔直徑的不確定度,士0.07%;對于輸氣干線(xiàn)系統總的輸氣量誤差為0天然氣動(dòng)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?jì)x表標準誤差的情況下,可以5%;求出輸氣干線(xiàn)系統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(xiàn)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;輸氣系統的泄漏有三種類(lèi)型:偶然性泄漏、長(cháng)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;系統在長(cháng)期運行過(guò)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(cháng)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-期末結存量;致的泄漏。普通運行泄漏是指由于某些站場(chǎng)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(méi)有考慮期初管存量與期末結存量的差般說(shuō)來(lái),輸氣系統的泄漏絕大部分屬于偶然性泄漏。值實(shí)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發(fā)生泄漏的主要原因包括:輸氣與輸差計算,即對一個(gè)管網(wǎng)或長(cháng)輸干線(xiàn)的綜合相對管道和部件長(cháng)期暴露于酸性氣體環(huán)境中,造成硫化誤差進(jìn)行統計時(shí),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)不到輸氣系統對氣質(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)計算單點(diǎn)內壁腐蝕;輸氣管道制管質(zhì)量差導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(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導致的管道破壞等有3.3單點(diǎn)輸差和綜合輸差4.1計量先行法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)的一種輸計量?jì)x表產(chǎn)生的輸差問(wèn)題不容易被發(fā)覺(jué),它發(fā)生故障造成計量不準確而產(chǎn)生輸差的可能性遠大于差統計形式。由于交接對象單一,數據來(lái)源方便,因此它是交接計量或貿易計量過(guò)程中需要隨時(shí)統計和管道竊氣、漏氣的可能性。堅持計量先行的原則,更有利于輸差問(wèn)題的解決。監控的一項技術(shù)指標4.2相關(guān)分析法對于供方來(lái)講:輸差的分析不能僅靠單一的對一種因素進(jìn)行分析,而要對多種因素綜合考慮,進(jìn)行相關(guān)分析,盡快(10)找出原因,避免機械地查找各個(gè)計量?jì)x表對于需方來(lái)講(:4.3曲線(xiàn)對比法(Q,=Q1-Q2將全線(xiàn)輸差以及分段輸差,或將整個(gè)管網(wǎng)的輸差和區域的輸差做成輸差曲線(xiàn)進(jìn)行對比,如果發(fā)現△Q(11)那段或者那個(gè)區域的輸差曲線(xiàn)和全線(xiàn)或整個(gè)管網(wǎng)的式中:△Q-絕對輸差;輸差曲線(xiàn)走勢相似時(shí),則說(shuō)明該段存在輸差問(wèn)題的△Qx-相對輸差;可能性比較大,應重點(diǎn)針對該段或者該區域進(jìn)行查Q1一供方計量數據;找Q2-需方計量數據。5降低輸差的主要措施5(3.3.2綜合輸差①?lài)栏癜押霉こ藤|(zhì)量關(guān)和材料配件質(zhì)量關(guān)。工般大型輸氣系統和城鎮燃氣輸供工程的輸氣程施工嚴格按設計、安裝驗收規范執行;加強對管管道均為環(huán)狀或網(wǎng)狀,在環(huán)網(wǎng)狀輸配系統內,分布了線(xiàn)、防腐、焊接等安裝質(zhì)量的監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?jì)x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(cháng),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(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)程中的輸差計算及其控震性能;堅決杜絕人為的漏計和漏報現象制.石油知識④加強管道的運行數據管理做好管道置換、通[2]文其志,劉選新,宋敬濤,民用天然氣輸差分析球掃線(xiàn)等過(guò)程中天然氣用量的統計記錄工作;做好及其對策探討.重慶科技學(xué)院學(xué)報,2005,7管道陰極保護系統測試數據的分析工作。根據電位(2):34-37.測試的結果,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(diǎn),并及時(shí)采取措施,防患于未然量,2006,增刊1:202-203⑤輸差定位預警建立計量數據庫,對管道每時(shí)[4]李金陸.黃飚胡春英.天然氣長(cháng)輸管線(xiàn)輸差計每刻的運行參數進(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(guò)程中,可以使用數據庫的水力摩阻系數,通過(guò)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)現輸差出現在哪個(gè)管道段。水力摩阻系數量,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(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[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,油氣儲運,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)和統計信息技術(shù),提高天然氣動(dòng)態(tài)計量數據的解決方法.油氣儲運,2006,25(7):60-62可追溯性。[11]羅明強,天然氣輸銷(xiāo)過(guò)程中的輸差計算.石油6結束語(yǔ)工業(yè)技術(shù)監督,2004(6)隨著(zhù)計量管理的進(jìn)一步加強,天然氣管道行業(yè)[12]潘丕武,長(cháng)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)現供需降低措施管道技術(shù)與設備,1994(3):3-4.雙方雙贏(yíng),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