輸氣管道接輸差率分析

摘 要

摘要：介紹了天津市輸氣管道計(jì)量概況，分析了門站計(jì)量表、高-中壓調(diào)壓計(jì)量站的計(jì)量情況及壓縮因子對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響，提出了降低計(jì)量誤差的措施。關(guān)鍵詞：輸氣管道計(jì)量；接輸差；接輸
摘要：介紹了天津市輸氣管道計(jì)量概況，分析了門站計(jì)量表、高-中壓調(diào)壓計(jì)量站的計(jì)量
情況及壓縮因子對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確度的影響，提出了降低計(jì)量誤差的措施。
關(guān)鍵詞：輸氣管道計(jì)量；接輸差；接輸差率；計(jì)量管理；供銷差
Analysis on Difference Rate between Inlet Volume and Outlet Volume of Gas Transmission Pipeline
LIU Yiming
Abstract：The general metering situation for gas transmission pipeline in Tianjin is introduced. The metering situation at city gate station and high-medium pressure regulator station as well as the influence of compression factor on metering accuracy are analyzed. Measures for reducing metering errors are proposed.
Key words：gas transmission pipeline metering；difference between inlet volume and oufiet volume；difference rate between inlet volume and outlet volume；metering management；difference between supply and marketing
1 概述
    輸氣管道接輸差即從上游接氣量與管道上各高-中壓調(diào)壓站輸氣量之差，接輸差與接氣量之比稱為接輸差率。燃?xì)馄髽I(yè)接輸差或供銷差較大，直接影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，因此，各燃?xì)夤緦?duì)此都非常重視[1]。天津市的城市燃?xì)饨?jīng)過(guò)20世紀(jì)80年代的“三年氣化”及90年代末期的陜氣進(jìn)京建設(shè)，目前擁有8000km地下管網(wǎng)，其中輸配分公司管轄范圍內(nèi)有24座高-中壓調(diào)壓站、515座中-低壓調(diào)壓站、167臺(tái)中-低壓調(diào)壓柜及858臺(tái)中-低壓調(diào)壓箱。
   輸配分公司管理的4條輸氣管道納入集團(tuán)公司封閉計(jì)量考核范圍，即“45km輸氣管道”及南、北半環(huán)輸氣管道(見(jiàn)圖1，圖中所標(biāo)壓力為運(yùn)行壓力)。“45km輸氣管道”是指由大港門站至津沽罐站DN 400mm管道及津沽罐站至大港公用局DN 500mm管道，設(shè)計(jì)壓力、運(yùn)行壓力均為0.8MPa，兩條管道長(zhǎng)度各約45km。南半環(huán)是指由陜津集輸門站沿外環(huán)線以南至衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站的管道，設(shè)計(jì)壓力、運(yùn)行壓力均為0.8MPa，長(zhǎng)度為37.16km。北半環(huán)是指由陜津集輸門站沿外環(huán)線以北至衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站及泰華燃?xì)?、東麗湖高-中壓調(diào)壓站的管道，設(shè)計(jì)壓力為2.5MPa，運(yùn)行壓力為1.6MPa，長(zhǎng)度為66km。
    45km輸氣管道經(jīng)過(guò)打擊盜氣專項(xiàng)治理及計(jì)量專項(xiàng)治理，由2003年以前接輸差率15%降至最近3年始終在3%以內(nèi)。2008年全年南、北半環(huán)總接輸差率為7.75%。輸氣管道接輸差率直接影響到燃?xì)馄髽I(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，為此我們強(qiáng)化長(zhǎng)輸高壓管道的統(tǒng)計(jì)分析，利用生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)GIS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA，實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)輸高壓管道的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，確保長(zhǎng)輸高壓管道接輸差率逐漸降低。
 

2 輸氣管道計(jì)量概況
    集團(tuán)公司對(duì)輸配分公司輸氣管道考核的源頭計(jì)量表是陜津集輸門站對(duì)南、北半環(huán)供氣的3臺(tái)孔板流量計(jì)及大港門站對(duì)45km輸氣管道供氣的孔板流量計(jì)。源頭計(jì)量表選用孔板流量計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用技術(shù)成熟，儀表無(wú)可動(dòng)部件，工作可靠。而且這與油田的計(jì)量表選型一致，便于計(jì)量對(duì)比校核。但孔板流量計(jì)量程比小，一般為10：1。輸氣管道上各高-中壓調(diào)壓站普遍采用渦輪流量計(jì)，這主要因?yàn)闅怏w渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)，它是利用置于氣體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與氣體流速的函數(shù)關(guān)系來(lái)計(jì)量，通過(guò)測(cè)量葉輪的轉(zhuǎn)速來(lái)反映通過(guò)管道的氣體體積流量，其準(zhǔn)確度高、流量范圍寬、重復(fù)性及穩(wěn)定性好，通過(guò)流量積算儀和溫度壓力傳感器組成一體化結(jié)構(gòu)，可對(duì)體積流量進(jìn)行在線修正補(bǔ)償，在中、大流量范圍內(nèi)有較高性價(jià)比。
3 大港門站源頭計(jì)量表計(jì)量分析
    大港門站冬季日供氣量達(dá)到(60～70)×104m3/d，而夏季日供氣量在(20～30)×104m3/d，其季節(jié)性日供氣量差別較大。因此我們對(duì)大港門站每臺(tái)孔板流量計(jì)選用了2塊孔板。對(duì)DN 350mm管道上孔板流量計(jì)，當(dāng)孔板開(kāi)孔直徑為170mm時(shí)，設(shè)計(jì)額定流量在(0.4～4)×104m3/h，日供氣量為95×104m3/d；當(dāng)孔板開(kāi)孔直徑為122mm時(shí)，設(shè)計(jì)額定流量為(0.2～2)×104m3/d，日供氣量為47×104m3/d。對(duì)DN 200mm管道上孔板流量計(jì)，當(dāng)孔板開(kāi)孔直徑為75mm時(shí)，設(shè)計(jì)額定流量為(0.04～0.4)×104m3/d，日供氣量為9×104m3/d；當(dāng)孔板開(kāi)孔直徑為122mm時(shí)，設(shè)計(jì)額定流量為(0.20～2.06)×104m3/h，日供氣量為49×104m3/d。冬季DN350mm孔板流量計(jì)實(shí)際流量一般在(0.5～3.3)×104m3/h范圍，我們使用大孔板；夏季DN 350mm孔板流量計(jì)實(shí)際流量一般在(0.3～1.5)×104m3/h范圍，因此我們使用小孔板。這樣確保了冬季計(jì)量不超量程，夏季不丟失數(shù)據(jù)。DN 200mm管道上孔板流量計(jì)是針對(duì)大港門站供應(yīng)石油伴生氣時(shí)設(shè)計(jì)的單獨(dú)管道，使用時(shí)間很短暫，我們根據(jù)實(shí)際供氣量使用大孔板或小孔板，滿足實(shí)際供氣計(jì)量需要。
4 高-中壓調(diào)壓站計(jì)量分析
    目前天津市各高-中壓調(diào)壓站用氣流量變化范圍大，其日用氣、月用氣不均勻性非常突出。為分析查找造成南、北半環(huán)接輸差率居高不下的原因，自2009年8月4日至14日，我們對(duì)南、北半環(huán)進(jìn)行了測(cè)試比對(duì)分析，測(cè)試分3個(gè)方案。方案1：斷開(kāi)并分別測(cè)試45km輸氣管道、南、北半環(huán)輸氣管道供氣情況；方案2：測(cè)試津漢公路、茶金路沿途用氣情況；方案3：測(cè)試金鐘站用氣情況。測(cè)試期間，為減少測(cè)試系統(tǒng)誤差，我們派人對(duì)27個(gè)站點(diǎn)每15min同時(shí)計(jì)數(shù)，同時(shí)我們參照SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。通過(guò)集中測(cè)試、對(duì)比分析，我們發(fā)現(xiàn)各站實(shí)際流量均處于計(jì)量表下限運(yùn)行，造成了一定的計(jì)量誤差。
    例如，津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站有4臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)WQ-A-2500的渦輪流量計(jì)，工況流量量程為125～2500m3/h，精度等級(jí)為1級(jí)，運(yùn)行2臺(tái)。工況流量是指在管道介質(zhì)運(yùn)行壓力及溫度條件下的流量。從2009年8月4日10：00至8月5日10：00津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站測(cè)試統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，其計(jì)量表內(nèi)天然氣溫度為22.4～22.9℃，壓力為0.56～0.80MPa。18：00為用氣高峰，瞬時(shí)流量為948m3/h；而凌晨1：00—6：00為用氣低谷，瞬時(shí)流量為30m3/h左右。部分測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖2。
 

    由圖2可見(jiàn)，津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站實(shí)際最大瞬時(shí)流量與流量計(jì)量程的最大流量之比為948/2500=37.9%；實(shí)際最小瞬時(shí)流量與流量計(jì)量程的最小流量之比為30/125=24%。流量在125～2500m3/h范圍時(shí)，儀表計(jì)量精度處于設(shè)計(jì)值。當(dāng)流量小于125m3/h時(shí)，由于其儀表特性曲線急劇下滑，迅速偏離設(shè)計(jì)精度指標(biāo)。起步流量一般小于最小流量的1/5，約為25m3/h左右。實(shí)際測(cè)試的最大流量為948m3/h，是量程上限的37.9%，遠(yuǎn)低于連續(xù)工作儀表上限流量。而凌晨1：00—6：00的流量持續(xù)在30m3/h左右，僅略高于流量計(jì)的起步流量，沒(méi)有達(dá)到計(jì)量精度，這會(huì)造成計(jì)量氣量丟失，更談不上保證計(jì)量精度。
    這就需要我們根據(jù)不同季節(jié)、不同時(shí)段管網(wǎng)負(fù)荷的峰谷情況，調(diào)整供氣工況。例如對(duì)河?xùn)|區(qū)域供氣的衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站、張貴莊高-中壓調(diào)壓站，我們通過(guò)適當(dāng)調(diào)低衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力、關(guān)閉壓力，即衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力為0.095MPa，關(guān)閉壓力為0.12MPa，張貴莊高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力為0.11MPa，關(guān)閉壓力為0.14MPa。通過(guò)調(diào)整調(diào)壓器參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高-中壓調(diào)壓站間大小流量自動(dòng)切換，即用氣低峰時(shí)僅張貴莊高-中壓調(diào)壓站給河?xùn)|區(qū)域供氣，用氣高峰時(shí)，衛(wèi)國(guó)道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高中壓調(diào)壓站、張貴莊高-中壓調(diào)壓站同時(shí)供氣，這樣可以有效避免高-中壓調(diào)壓站流量計(jì)每天小流量數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。對(duì)給河北區(qū)供氣的金鐘高-中壓調(diào)壓站，我們采用一臺(tái)大調(diào)壓器及一臺(tái)小調(diào)壓器并聯(lián)運(yùn)行，適當(dāng)調(diào)低大調(diào)壓器出口壓力、關(guān)閉壓力，即大調(diào)壓器出口壓力為0.095MPa，關(guān)閉壓力為0.12MPa，小調(diào)壓器出口壓力為0.12MPa，關(guān)閉壓力0.15MPa，這樣用氣低峰時(shí)僅小調(diào)壓器供氣，用氣高峰時(shí)，大、小兩組調(diào)壓器同時(shí)供氣，這樣提高計(jì)量精度，并且避免由于僅大調(diào)壓器供氣造成調(diào)壓器頻繁開(kāi)啟關(guān)閉產(chǎn)生氣體脈動(dòng)流導(dǎo)致的計(jì)量誤差。
5 壓縮因子對(duì)接輸差率的影響
    天然氣壓縮因子是天然氣性質(zhì)偏離理想氣態(tài)方程而導(dǎo)入的修正系數(shù)，壓縮因子不僅受氣體溫度、壓力影響，而且隨天然氣組成變化。由天然氣組成變化引起的密度、壓縮因子變化，將影響計(jì)量準(zhǔn)確度。因此必須實(shí)時(shí)計(jì)算其數(shù)值。
    對(duì)孔板流量計(jì)，我們選用FC2000-IA流量計(jì)算機(jī)作為二次儀表，它可以完成多種補(bǔ)償運(yùn)算，對(duì)溫度、壓力、濕度、密度、組成進(jìn)行補(bǔ)償。每季度我們輸入天然氣組成，由流量計(jì)算機(jī)對(duì)流出系數(shù)、膨脹系數(shù)、壓縮因子等參數(shù)作為動(dòng)態(tài)量進(jìn)行實(shí)時(shí)逐點(diǎn)運(yùn)算。對(duì)渦輪流量計(jì)，我們采取輸入氮?dú)?、二氧化碳含量及天然氣相?duì)密度，由渦輪流量計(jì)自動(dòng)完成壓縮因子補(bǔ)償運(yùn)算。天津北半環(huán)運(yùn)行壓力是1.6MPa，開(kāi)啟渦輪流量計(jì)壓縮因子補(bǔ)償運(yùn)算功能，不僅計(jì)算準(zhǔn)確有效，也使輸氣管道接輸差率降低。
6 強(qiáng)化計(jì)量管理，降低接輸差率
    在輸氣管道的計(jì)量管理上，為有效降低接輸差率，對(duì)大港門站源頭計(jì)量表，我們與大港油田堅(jiān)持每年對(duì)雙方計(jì)量表進(jìn)行強(qiáng)檢一次，每季度將門站比對(duì)表與大港油田結(jié)算表同步進(jìn)行天然氣組成設(shè)定，每天由專人分析確認(rèn)大港油田結(jié)算表與門站比對(duì)表計(jì)量數(shù)據(jù)，若發(fā)現(xiàn)計(jì)量誤差較大，則立即溝通協(xié)商。2009年我方接收比對(duì)表與大港油田結(jié)算表全年累計(jì)計(jì)量氣量相對(duì)誤差為0.6%。對(duì)各高-中壓調(diào)壓站計(jì)量表我們堅(jiān)持每?jī)赡赀M(jìn)行強(qiáng)檢一次，每天由專人對(duì)計(jì)量表進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)報(bào)修。為確保接輸差率月報(bào)表準(zhǔn)確無(wú)誤，防止少報(bào)誤報(bào)，每月中旬及月底結(jié)算日我們對(duì)45km輸氣管道及南、北半環(huán)輸氣管道沿線的重點(diǎn)用戶進(jìn)行檢查，不定期與銷售公司聯(lián)合對(duì)各高-中壓調(diào)壓站計(jì)量表進(jìn)行檢查，與銷售公司加強(qiáng)信息交流溝通，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題。每月我們還合理計(jì)算由于帶氣搶修作業(yè)造成的天然氣損失量。由于采取措施得當(dāng)，2010年上半年南、北半環(huán)及45km輸氣管道接輸差率總計(jì)僅0.94%。
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(本文作者：劉毅明 天津市燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司 輸配分公司 天津 300191)