天然气计量仪表现场标定技术研究及应用

单鲁维

(中国石油西气东输广东管理处，广东广州510000)

1 概述

燃气企业的终端客户中，多采用罗茨、涡轮、超声波等类型的计量仪表进行贸易结算，不可避免会涉及计量仪表周期标定问题。计量仪表周检率直接影响到计量数据是否准确及贸易结算是否公平公正。

2 计量仪表标定要求

国家计量仪表标定规程主要包括JJG 633—2005 《气体容积式流量计检定规程》、JJG 1029—2007《涡街流量计检定规程》、JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》、JJG 1033—2007《电磁流量计检定规程》、JJG 1037—2008《涡轮流量计检定规程》、JJG 1121—2015《旋进旋涡流量计》等，这些规程都对计量仪表周期标定进行了明确要求，具体如下：

① 准确度等级为0.2级和0.5级的罗茨计量仪表，标定周期为2 a；其余等级的计量仪表标定周期为3 a。

② 准确度等级为0.1级、0.2级、 0.5级的涡轮计量仪表，标定周期为0.5 a；另外，对准确度低于0.5级的计量仪表按其工作原理确定标定周期。具体划分如下：分流旋翼式计量仪表为1 a；涡轮计量仪表、涡街计量仪表、旋进旋涡计量仪表、电磁计量仪表为2 a；超声波计量仪表、激光多普勒计量仪表为3 a；插入式计量仪表按照与其测量头工作原理相同的计量仪表的标定周期执行。

3 存在问题分析

要满足国家相关标定要求，如此众多的计量仪表每隔一段时间就必须进行法定的周期标定，验证表具精度[1]。实际情况表明，所有计量仪表均安装在客户现场，距离法定计量标定机构很远，而且该类机构布点极少。这些计量仪表每隔一段时间就要送去法定计量标定机构排队等候标定，之后再去取回安装在生产装置上，历经“拆卸、运送、候检、标定、取回、安装、置换、投运”等多个环节，耗时长、费精力。客户、燃气企业、标定机构均不堪重负，故此，计量仪表不按规定及时标定现象较为普遍。计量仪表标定难有以下5方面原因。

① 生产装置拆卸计量仪表后，待检期内该计量仪表不能使用，为了不影响客户正常计量，须加装备用仪表予以解决。增加运营成本，同时也给客户带来不便。

② 拆卸过程需要耗费人力、物力，甚至会产生天然气泄漏等安全风险。

③ 候检时间往往较长。除了在标定机构排队等候标定的时间之外，至少还需要两次往返，增加人工成本与时间成本。

④ 确保候检期间燃气企业与客户间的计量数据准确是必须考虑的现实问题。

⑤ 标定合格的计量仪表在返程运输途中由于颠簸等原因，存在数据漂移或精度降低甚至计量不准确风险。

正因为存在上述诸多问题，所以实际工作中，各地计量仪表的周检率普遍难以提高，相当部分计量器具不能按时进行周期标定，直接影响到贸易结算的公正公平，甚至导致一些商业纠纷、社会矛盾产生[2]。

4 在线或离线标定的技术与装置

① 现场标定装置应满足的条件

如果能设计出一套可灵活移动的计量仪表标定装置，随时移动至客户计量仪表现场，为客户提供“送检到家”服务，无疑是一种便民且较为有效的方式。进而，如果能在客户生产装置上采取不拆卸、直接在线标定[3]，效率无疑会大大提高，会更受客户欢迎。

要达到上述目标，意味着将法定计量标定机构的标定室“搬运”到客户现场。显然标定装置必须具备以下必要条件：

a.标定装置必须符合相关国家标准要求。

b.标定装置必须灵活方便、可移动。

c.要实现在线标定功能，装置上须具备：有与生产介质有效隔离的条件及相应设施，能采取有效的安全措施；预留有接入标定介质的进口和出口阀门；具备不拆卸待标定计量仪表、实现在线标定的相应条件。

d.经由政府技术监督部门授权、取得相应标定资质的标定机构人员携该标定装置在客户现场对计量仪表进行标定，合格后可出具有效证书。

符合以上条件的标定装置工作原理见图1。

图1 标定装置工作原理

② 标定介质来源

按照规范，对于气体计量仪表，标定介质选取空气即可满足要求，空气作为标定介质具有获取方便、成本低的特点。按照来源方式可分自然空气与压缩空气两种。自然空气式标定装置需要加压风机，压缩空气式标定装置则需要压缩空气瓶组。

③ 回路数与标准表选取

a.回路数：依据需要，标准表连接管路回路可以设计为单路、双路、三路或更多路。

b.标准表[4]：为便于标定不同量程的被标定计量仪表，可选用多回路、量程互有差异的多台高精度计量仪表作为标定装置的标准表，计量精度较高。

以双路标准表模式为例：标准表采用量程一大一小配置。比如小量程表的流量范围选取0.5～16 m3/h，大量程表的流量范围选取1.7～283 m3/h，标定装置的标定范围为0.5～283 m3/h。

④ 标准表回路一体化模式设计

量程不等的标准表口径、前后直管段要求不一样。为了便于管路间不同量程标准表回路的互换，每一回路“表前直管段+标准表+表后直管段”设计成一体化模式：总体长度、两端法兰口径、法兰螺母孔位完全一致，只是标准表量程有差异，通过整体装卸，实现快速互换[5]。

⑤ 标定全程图像监控与数据存储

标定装置设置有影像监控系统，将标定过程所有信息接入法定计量标定机构管理中心，实时传输现场视频信号、音频信号、标定装置实际压力、温度、流量、仪表读数等数据信息，同时，还传输包括现场标定人员在内的所有人员的操作全过程影像。

法定计量标定机构可远程监控标定全过程，相关信息均保留在计算机监控系统内备查。

⑥ 标定装置安全设计

标定装置整体采用防爆设计，可在客户计量调压区域现场使用。此外，标定现场设置有可燃气体检测装置与安防系统，相关信息同样接入法定计量标定机构管理中心，当现场出现天然气泄漏达到预警值或监测到其他异常情况时，相关系统发出停机指令或禁止系统启动指令，确保安全，同时指导相关人员实施应急处置。

5 现场标定与校准

5.1 现场标定

按照是否拆卸被标定计量仪表，现场标定过程分离线标定与在线标定两种。以标定介质是自然空气为例：

当标定介质为自然空气时，防爆型加压风机将空气加压到一定压力，经过滤、稳压装置后，进入恒温恒湿装置进行处理，再经过流量调节装置调节到所需要流量，依次进入标准表与待标定计量仪表，按照规范要求进行标定后，标定介质经过出口阀门排出。

① 离线标定

离线标定操作步骤如下：

a.对待标定计量仪表进行拆卸及清洗和维护保养操作。

b.将待标定计量仪表与表前表后直管段连接，并通过快速连接口与标定装置相连接。

c.按照规范要求，分不同流量档次对待标定计量仪表进行标定，输入流量为额定流量的0%、25%、50%、75%、100%时，读取标准表与待标定表的读数，计算差值。

d.标定结束后，将待标定计量仪表装回原位。

e.出具标定报告。

② 在线标定

一般情况下，现场计量仪表装置见图2。

图2 现场计量仪表装置

将图1中的标定介质进口管道接入图2中的预留标定介质入口阀门位置，预留标定介质出口阀门通大气，即可进行不拆卸在线标定。上述两个预留口可在计量橇制造过程要求厂家定制。

在线标定操作步骤如下：

a.隔离生产装置的介质，对隔离区域进行置换，确保安全。

b.按照规范要求，分不同流量档次对待标定计量仪表进行标定，输入流量为额定流量的0%、25%、50%、75%、100%时，读取标准表与待标定计量仪表的读数，计算差值。

c.标定结束后，出具标定报告

5.2 内检或校准

除了利用上述标定装置开展法定计量标定业务外，该标定装置还可以用于企业内部自检和校准。

定期对计量仪表按照标定流程与要求进行校准，发现有问题计量仪表对其及时进行维护保养或送检，可确保计量数据相对准确可靠，做到对所有计量仪表运行状况实时掌控，控制企业购销差率。

6 结语

可移动且能现场标定或校准的标定装置，既可用于企业内部内检，对计量仪表进行自我校准，发现问题及时处理，提高计量管理水平；同时，法定计量标定机构也可通过该装置为客户提供现场标定服务，解决送检难、周检率低等现实问题，具有一定推广应用前景。