天然气长输管道输差产生原因分析

天然气长输管道输差产生原因分析

本文主要研究天然气长输管道输差产生的原因。研究表明，产生输差的原因有两个方面，一是设备本身存在的问题；二是对计量装置的管理问题，包括设备检定、流量计算机权限设置、组分来源及日常检查维护等。

标签：天然气；输差；超声波流量计；输差分析

根据《天然气管道运行规范》（SY/T5922-2012）[1] 标准规定，长输管道天然气的输差是指在某一特定管段中，一个周期内的进气量与期初管存的和，与出气量（末端出气、销气、自用、放空等）及期末管存的差值。其公式中的进、出气量，销气量等数值一般是通过流量计测得的，而期初、期末管存是根据起点和终点的压力、温度及管段的结构数据计算而得到的。因此，输差的产生来源与各类仪表的准确性及技术管理的严谨性直接相关。

1 输差的定义

依据《天然气管道运行规范》（SY/T5922-2012）要求，天然气输差计算公式为：

进气量加期初管存与出气量加期末管存的差值。本文要讨论的就是产生输差的基本原因。

2 计量装置的基本原理

超声波流量计与其它类型的流量计相比，具有量程比宽，压力损失小，计量精度高，后期维护量少的特点。

其工作原理是，超声波信号在动态介质（流体）与静态介质（流速为零）中传播速度相比，顺流时信号传播速度增加，传播时间减小；逆流时信号传播速度减小，传播时间增加。从而顺、逆流方向声波信号传播时间存在差值（即我们常说的时间差）。根据介质的流速与传播时间差存在一定关系这一特性，就能计算出管道内气体的流速，从而计算天然气的流量。

流量计算机根据流量计传来的流速值，再根据变送器传来的压力、温度数据和色谱仪传来的组分数据，利用气体状态方程，计算出基准状态下的天然气流量。

3 输差产生的原因

如上所述，根据天然气计量原理，通过多年从事计量管理工作的经验分析，笔者认为，产生输差的主要原因有两个方面，一是计量装置本身存在一定的计量偏差，包括流量计、直管段、温压变送器及流量计算机设置等；二是对计量装置的管理问题，包括检定方式问题、组分来源问题及日常检查维护情况等。

3.1 计量装置本身存在的问题

从超声波计量装置的原理及组成可以看出，该类计量系统是由多种仪表组成的，其中每一块仪表或装置出现问题，都会对计量结果产生影响。

3.1.1 流量计对计量结果的影响

流量计是计量系统的核心部件，它的精确与否，直接影响计量结果。在计量系统中，流量计的作用是通过超声换能器（探头）及相关电子部件，测得顺、逆流时间差，从而计算出介质流速，并上传至流量计算机。

对流量计的检查及日常维护应包括以下几个方面：

①按照标准规范要求（JJG1030），定期进行实流标定。②利用相关软件（如MeterLink等）与流量计连接，制作维护分析报告，对报告进行分析，通过对探头运行情况、增益、剖面系数、信噪比等参数的分析，从中能够掌握流量计的运行状况。③定期对流量计进行声速核查。根据AGA10号报告及GB30500要求，对流量计进行声速核查，其理论声速与实际声速偏差不应超过0.2%。

3.1.2 直管段对计量结果的影响

关于计量直管段对计量的影响，在标准规范或三化标准中，考虑了现场各种不利条件，如弯头、阀门等阻流件的存在，因此，要求相对苛刻。一般要求前三十后十的直管段长度，并安装流动调整器。

3.1.3 温度、压力变送器对计量造成的影响

现场安装的温度及压力变送器主要是用来进行温、压补偿的。流量计算機根据采集到的工况温度和压力，利用氣体状态方程，将工况流量转换为基准状况下的流量。

为避免温、压变送器带来的影响，应对其进行以下维护检查：

①按照标准规范要求，定期进行检定。②用手操器不定期对变送器进行检查，检查其零点及量程是否偏移等。

3.1.4 流量计算机对计量的影响

流量计算机的作用是将流量计上传的流速信号、温压信号、组分信号进行收集，计算天然气的流量值。

流量计算机对计量造成影响，一般是由其参数配置不当导致的。

①检查其配置的基准状态是否为101.325KPa （1个大气压）、20℃。②检查流量计算机内输入的流量计内径是否与其铭牌一致。（部分品牌的流量计不需要输入其内径）③检查日流量归零时间是否与要求的时间一致。④检查流量计算机内温度、压力变送器的量程配置值是否与现场变送器量程一致。

3.2 对计量装置的管理不当造成的计量问题

管理不当主要包括以下问题：

①没有对流量计进行按期检定及维护，特别是未进行实流标定。②对流量计算机的操作权限设置的管理，也会给计量带来一定影响。权限设置不合理，将导致无关人员也能操作流量计算机，甚至修改相关参数，这样势必会对其准确计量造成影响。③组分输入不当对计量造成的影响。目前许多站的气质组分数据是离线输入的，数据采用附近站场的色谱分析值，这样就存在数据选择的合理性及更新的及时性问题。这些问题往往与管理要求、权限分配等有关系。④温度、压力替代值的设置是否合理，也会对计量结果产生一定影响。替代值是指当流量计算机检测到温度或压力变送器故障时，临时采用的替代值。替代值的选择应尽量接近日常运行工况，这样才能起到替代的作用。