天然气流量计算机现场校准方法

卓 华 李海兵

(新疆计量院热工所，乌鲁木齐 830011)

0 引言

天然气流量计量是天然气供应和接收的一大事项，是天然气贸易结算的依据，直接影响企业的经济效益与用户利益。

塔西南勘探开发公司隶属于中国石油塔里木油田公司，位于新疆喀什地区泽普县境内，公司下辖柯克亚、阿克莫木、和田河、巴什托普、大宛齐五个油气田，现塔西南与各地州天然气交接主要采用孔板和流量计算机交接方式，其中2/3都是FC2000 系列流量计算机。

现有的流量计算机是按照我国天然气行业标准SY/T 6143—2004《用标准孔板流量计测量天然气流量》规定的数学模型，进行天然气流量计算，流量计算机采集现场的温度变送器、差压变送器和压力变送器等参数，通过相应的数模转换处理，按照SY/T 6143—2004进行数据分析处理，计算出相应流量数据，并采用这一数据作为贸易结算凭证。流量计算机是否准确，必须通过校准才能保证天然气计量准确，维护贸易双方的经济利益。

流量计算机现场校准，目前国内大多没有开展，因类型很多，还没有形成统一的方法，更没有相关的规程参照。在这几年对新疆天然气交接的计量过程中，为确保能源计量准确，我们积累了一些经验，对流量计算机校准的方法逐步在完善。本文对流量计算机的校准方法进行具体分析，供相关技术人员参考。

1 校准设备

1)FLUKE 754 多功能校验仪 2台，可以模拟变送器输出4～20mA信号和频率信号，并为变送器提供24V电源。

2)FLUKE 压力模块 2台，量程与现场安装差压和压力变送器量程匹配。

3)HART 475手操器 用于压力变送器的校准和差压变送器的零点迁移。

4)康斯特气泵一台，量程-0.1～2MPa，为差压变送器提供压力源。

5)康斯特液体泵一台，量程0～60MPa，为压力变送器提供压力源。

6)AMETEK 恒温槽一台，量程-25～155℃，为温度变送器提供温场。

2 校准方法

2.1 流量计算机的构成

流量计算机是一台固化了计算软件的计算机，一般由中央处理单元(CPU)、脉冲信号输入单元(Pulse Input)、模拟量输入单元(ADC)、模拟量输出单元(DAC)、数字量输入输出单元(DI/DO)、通讯单元(Serial I/O)、显示单元(Display)和键盘(Keypad)等组成。流量计算机可与现有的计量设备配套使用，实现计量过程的全自动化控制和数据采集，实时显示和存储流量数据,并使用HART协议实现现场仪表通信功能，具有结构简单、维护方便的特点。

2.2 流量计算机信号采集通道的校准

流量计算机对现场一次仪表信号的采集包括天然气的温度信号、差压信号和压力信号。温度信号通过温度变送器传送4～20mA信号，差压、压力和绝压这些压力信号通过压力变送器转换成可传送的频率信号或4～20mA信号。在现场校准时在变送器端子采用FLUKE 754模拟变送器输出标准的4～20mA信号，观察流量计算机显示屏显示的值与理论输出值是否一致，分别校准采集通道的温度、差压和压力变送器的输出信号，如果没有信号或者超差则应检查或更换线路及模块。

2.3 流量计算机现场仪表的校准

流量计算机是现场的二次仪表，一次仪表的准确性非常重要。现场的一次仪表有温度变送器、差压变送器和压力变送器，需全部从管线上拆下校准。温度变送器的校准参照《JJF 1183—2007温度变送器校准规范》来进行;差压和压力变送器的校准参照《JJG 882—2004压力变送器》来进行。

2.4 流量计算机瞬时流量人工参数的核准

流量计算机的数据处理软件与流量计类型、测量介质以及现场测得的温度差压和压力等参数的测量范围有关，所以在校准瞬时流量计算前应对天然气组分、孔板的孔径、现场的大气压力、温度变送器的测量范围和差压及压力变送器的范围进行核准。如果流量计算机人工参数输入不准确，与实际工况条件相差较大，则不能保证流量计算机应该具有的准确度。产生天然气计量纠纷的多数原因也是由于参数输入错误，因此要求从事天然气计量系统的技术人员对输入流量计算机的相关数据严格核对，确保与实际情况一致。

2.5 流量计算机瞬时流量数据处理的校准

按图1将温度变送器、压力变送器恢复至工作状态，接入流量计算机的接线端，按照流量计算机的使用说明设置数据采集通道，输入每个参数的测量范围，并置入最新的天然气组分、测量管道直径、孔板开口直径和取压方式等参数。从流量计算机差压变送器端子用FLUKE 754模拟输出标准4～20mA信号，分别取4、8 、12 、16、20mA5个差压信号，则流量计算机显示屏上显示了测量范围内的5个瞬时流量，用SY/T 6143标准核对流量计算是否准确，计算误差公式如下

式中，Δ为流量计算机瞬时流量的计算误差；Qm为用SY/T 6143标准计算的理论流量；Qs为流量计算机显示的实际流量。

在GB/T 18603—2001 《天然气计量系统技术要求》中将天然气计量系统分为A级、B级和C级，工作条件下的流量的最大允许误差分别对应为A级±0.75%Qm，B级±1%Qm、C级±1.5%Qm(其中Qm为理论流量)，如果工作状态下的流量超出允许误差则说明流量计算机嵌入的计算程序可能存在漏洞或错误。

图1 流量计算机瞬时流量数据处理校准接线图

3 结束语

通过上述方法，可以测量流量计算机通道数据采集的误差，保证流量数据处理的正确性，为天然气准确计量提供技术支持。流量计算机在能源计量应用中发挥着重要作用，由于流量计算机多用于贸易结算，但仍有部分使用方认识不足，出现计量纠纷时才知道校准流量计算机的重要性。国家应该尽快制定与之相适应的计量检定规程或校准规范，将流量计算机纳入法定计量范围。

[1] JJG 1003—2005流量积算仪

[2] JJG 640—1994差压流量计

[3] SY/T 6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量

[4] GB/T 18603—2001天然气计量系统技术要求

[5] 刘晓光，刘宪英，高军.流量计算机应用于原油贸易计量.油气田地面工程,2008(7)

[6] 张树华 .标准孔板流量测量现场实施方案及流量计算机系统基本技术要求 .计量技术,2006 (5)

[7] 李政.关于FLOBOSS 103 在天然气计量中的应用探讨 .计量技术，2009(9)