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天然氣孔板流量計在線校準方法
發布時間:2019-03-18

摘要:目前,多數的孔板流量計已經實現了計算機流量系統的自動計量,但天然氣孔板流量計量系統的準確性無法驗證。針對這一問題,結合大慶油田天然氣傳輸的實際情況,研制開發了天然氣在線實時校準技術,驗證了天然氣集輸過程中孔板流量計智能系統的準確性,保證能耗計算數據的可靠性,為企業的節能減排提供準確的數據支持。
1孔板流量計現狀
  天然氣作為流動的氣體,其流量值是間接測量得出的。其測量值的準確程度直接取決于所使用的計量設備及設備的整體安裝和使用。目前,我國天然氣計量可選用的流量計類型達到七八種以上,但在天然氣輸氣管網中使用的中高壓、大口徑流量計主要有超聲、渦輪流量計和孔板等。其中,孔板流量計因為結構簡單、投資少、計量準確度較高,成為我國天然氣傳輸過程中最主要的計量方式,在全國各大油田均有應用。在大慶油田,天然氣的儲運傳輸過程中主要應用孔板流量計。孔板流量計計量工作是大慶油田天然氣企業生產和經營管理中的一項重要技術基礎工作,是大慶油田的天然氣勘探開發、生產、經營的重要依據;也是企業內部經營管理、計算和考核各類設備的經濟技術指標,制定或調整遠景規劃及年度規劃方面不可缺少的數據。
  隨著科技發展和自動化水平的提高,計算機技術已經普及到了油田生產的每一個環節。大慶油田為了保證天然氣計量的準確性,減少天然氣輸送計量誤差,大量引入了天然氣計算機智能計量系統。該系統包含現場使用的孔板流量計和處理該數據所使用的計算機系統。傳統孔板流量計檢定、校準的方法一般都是安裝前對孔板流量計進行檢定,而安裝后由于現場條件限制,不進行檢定、校準。眾所周知,孔板流量計對安裝有很高的要求,不按照標準安裝的孔板流量計誤差非常大,特別是引進了孔板流量計計算機系統,其壓力、溫度、差壓等變送器信號在傳輸過程中產生的電信號漂移,都可以對最終數據的準確性產生較大的影響,使系統安裝使用后的計量準確性問題一直沒有得到相關數據的驗證。為了給油田相關企業提供準確的數據支持,為天然氣生產和銷售等相關單位提供準確的能耗數據,大慶油田計量檢定測試所提出了天然氣孔板流量計在線實時校準方法。
2特點
  新開發了天然氣在線實時校準技術,其工作原理是:通過研發一套多路過程智能校驗裝置對天然氣系統的壓力、壓差、溫度等參數實現實時測量,對天然氣的組分、天然氣輸送管道的材質等數據分析計算,從而實現天然氣計量的在線實時檢定。圖1為天然氣流量智能校驗裝置結構。如圖所示,實驗平臺一共分為三層,從上到下分別是工控機、信號調理板和接線盒,分別通過帶有BNC接口的導線相連接。整個工控機集成了控制器、多功能數據采集卡、便攜式觸摸屏和便攜式鍵盤,在外部體積上減少了空間,有利于天然氣計量的現場校準。其中多功能數據采集卡可以分別作為外部差壓、壓力和溫度信號的輸入端,將接線盒與電流轉電壓信號板相連接,因此能夠得到外部信號的電壓信號,最終送到控制器進行數據處理,通過相應軟件后臺計算出天然氣的具體流量。
  天然氣孔板流量的在線實時校準,主要分為瞬時量和累計量的計量兩個方面,累積量計算是否準確,是以瞬時量計算準確性為前提的,在累計量計量中,計量時鐘必須準確,即瞬時量和計量時鐘二者缺一不可。瞬時量計算準確度校準是依據靜態數據的算法比對,用多路過程智能校驗裝置采用天然氣流量智能校驗系統靜態測量的結果與GB/T21446—2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》附錄中所提供天然氣流量計算實例結果對比[1],分析軟件計算結果的準確度。在所有已知條件相同的情況下,靜態測量實驗結果見表1。

天然氣孔板流量計流量智能校驗裝置結構圖

  靜態測量實驗結果驗證了多路過程智能校驗裝置設計的正確性,符合GB/T21446—2008《用標準孔板流量計測量天然氣流量》的要求。
  時鐘的準確性必須通過長時間時鐘的累積來驗證準確性。天然氣流量計算機(HC601)采用系統的硬件時鐘中斷來獲得,不受系統運行負荷的影響,每秒累積一次,非常精準,因此能夠保證積累的準確性。天然氣的靜態測量結果的正確性和時鐘準確性,通過多路過程智能校驗裝置可以滿足天然氣的動態計量基礎,實現天然氣孔板流量計計量系統現場在線校準。
3現場應用
  對某天然氣公司進行現場測試,在測試中發現某些孔板流量計算機系統靜態計量存在偏差較大,天然氣供應單位一直同天然氣使用單位存在計量糾紛。經過在線實時檢定,發現系統顯示的瞬時量計量和累計量計量都和標準存在誤差,經過校準問題得到了解決。測試數據與實際數據對比見表2。

  針對測試數據,按照某單位每年實際輸送300天計算,其每年少計量的天然氣量為19152m3。經過對現場設備重新校準調試,為企業的節能減排提供了準確的數據支持。
4結論
  天然氣孔板流量計在在線檢定校準項目的開展能為天然氣生產及相關企業提供準確的數據支持,必將在天然氣生產的各個環節發揮重大作用。

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