声速核查延长外输计量系统标定时间方案研究

李少伦李雅君张伟刚付勃昌

(1.天保中天科技（天津）有限公司 天津 3003082.海洋石油工程股份有限公司 天津 300451)

一、引言

在海洋平台的外输计量系统中，流量计的准确性是整个计量系统的关键。依照国家相关标准规范的要求，外输计量系统中的流量计需要定期进行重新标定。在海洋平台中，由于空间狭小，各种设备的放置较紧凑，因此计量橇中流量计的拆装及搬运都会比较困难。

二、天然气外输计量系统简介

天然气外输计量系统主要用于测量连续交接工况下的瞬时及累计流量。

目前，天然气计量主要有两种计量方式：质量计量和能量计量。我国天然气的贸易计量方法是按法定要求的质量指标以体积或能量的方法进行交接计量的。我国天然气的贸易结算采取能量计算的较少，目前普遍采用的主要还是流量计贸易交接。利用可更换孔板节流装置配流量计算机进行压力、温度、密度补偿是我国海上平台石油天然气计量的主要办法。作为一种测量天然气的新的技术和手段，由于超声波流量计特别适合大口径的流量测量，因此在采用流量计进行贸易交接的技术中，超声波流量计在天然气贸易计量中越来越被重视并且得到了较多的认同。此外，随着口径的增加，其他类型的流量计的价格会大幅度地增加，而超声波流量计的造价基本上与被测管道的口径无关。口径越大，越能显著地体现超声波流量计的优点。因此在大口径的情况下，海上平台上也越来越多地采用超声波流量计用来外输计量。

海上高压油气田的天然气外输计量橇通常设置在危险区，整个计量系统依照A G A 9、G B/T 18603/18604进行设计。计量橇采用2*100%进行设计配置，可以通过阀门的开关切换相应的测量管路，并且计量系统还提供了相应的比对功能。计量系统主要的测量仪表为气体超声流量计，并配置有压力表、温度计、变送器、手动阀、分析仪等。

典型的超声波计量系统包括2路超声波流量计，一备一用。在每条计量管线上设置了手动隔离阀，且在手动阀门上设置小口径旁通，在开启计量回路时首先打开小口径旁通，然后打开主隔离阀门。这样就避免投产时由于隔离手动阀门开度较大，超声波传感器承受的压力变化速率过快，损坏流体检测设备。为了保证计量系统的密封性，便于准确计量和标定，超声波下游出口电动阀和标定管线手动阀门均采用强制密封阀。

三、项目概况

在某高压油气田项目中设置有一套天然气外输计量橇和一套凝析油外输计量橇。天然气计量橇所测为高压力、大流量天然气，外输压力超过11000 K Pa G，并且流量较大，最高达到了260000 Sm3/h。天然气外输计量橇采用了两路测量管路，每路设置了一台10”900#的气体超声波流量计对外输天然气进行计量，两路测量支路为一备一用（见图1-1外输计量系统PI D图）。

图1 -1外输计量系统PI D图

对于计量橇中的超声波流量计，依照国家标准JJG 1030-2007《超声波流量计检定规程》中的要求，流量计检定周期一般不超过2年。则意味每2年，都需要将计量橇中的超声波流量计拆除，送回相关计量部门进行重新标定。对于本项目所使用的超声波流量计，由于口径和磅级的原因，流量计自重较大，在海上对流量计进行拆装和吊装都是件非常困难的事情。

四、解决方案

超声波流量计是通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用来测量流量的仪表。

通过对 AGA RP No. 10 《Speed of Sound in NaturalGas and Other Related Hydrocarbon Gases》和国家标准JJG 1030-2007《超声波流量计检定规程》的研究。在外输计量系统规格书中做了明确的要求，流量计算机需要满足AGARPNo.10的要求并具有声速核查功能（即自诊断功能）。规格书的相关要求如下：

Flow computer shall have the following functions:On- line sound velocity calculations in accordance withAGA10; comparison of measuring sound velocity and calculatingsound velocity.

通过以上的技术要求，使得外输计量系统满足了 JJG 1030-2007《超声波流量计检定规程》的7.4章的要求，“如流量计具有自诊断功能，且能够保留报警记录，也可每6年检定一次并每年在使用现场进行使用中检测”。

这样该项目的天然气计量系统相较以往的设计，无需每年都要拆除流量计送回陆地进行重新的标定。对于重量达到了400 K G的一台流量计来说，这样的设计为现场的操作人员节省了大量的工作量，更是降低了工作的难度。不仅如此，流量计无需频繁的拆除，也保证了整个的计量系统能够长期处于高效稳定的工作状态，避免因为现场操作人员频繁拆装而产生的不必要的系统误差。

五、方案的创新点

在某高压油气田项目设计过程中，通过对相关国际和国内标准的研究，设计增加了对外输计量系统的流量计算机的相关技术要求，要求流量计算机需要满足AGARPNo.10报告的要求，具有声速核查功能，并且能够保留历史数据及报警信息，从而可以延长流量计的标定周期最长至6年。即在流量计首次标定投产使用后，由流量计算机来记录流量计的相关信息，每年将相关数据发送给相应的国家检定部门进行检查，如果所发送的流量计数据并无异常，则由国家检定部门许可延长流量计的标定周期1年，以此类推，最长可延长至6年，6年后才需要将流量计拆除送回陆地进行重新标定一次。

通过对相关标准的研究，并在设计中增加了相关的技术要求，使得该项目的天然气计量系统相较以往的设计，减少了大量的操作维修的工作量的同时，具备了更高的可用性。在日后的生产使用上，带来了更多的方便。

结束语

对于该项目所用的大口径高压气体超声波流量计，通过设计手段延长流量计标定周期，可以节约大量流量计标定费用。不仅如此还能减少操作人员现场的施工工作量及工作难度，以及船舶、汽车等的运输费用。通过要求流量计算机具有声速核查及历史数据记录等功能，对于整个计量系统的可用性、经济性、操作性和维护等诸多方面带都来了益处。

[1]陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动化控制设计手册[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]刘朋，刘少宇.气体超声波流量计量系统的设计.石油化工自动化，第47卷.

[3]超声波流量计检定规程,JJG1030-2007.

[4]Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocar⁃bon Gases,AGA RP No.10.