天然气计量仪表管理及输差控制研究

常忠平 赵玲

摘 要：当前，天然气输送工作在管道输送行业中受关注度最高，而天然气计量输差严重影响燃气输送水平的提升。作为计量贸易的关键工具，计量仪表管理和应用水平直接影响计量输差的控制。为了提升经济效益，企业必须强化对天然气计量输差的控制和管理。本文简单介绍了天然气计量仪表管理，进一步分析计量输差的来源并提出有效的管控方法，以便有效控制天然气输差。

关键词：天然气;管道输送;计量仪表管理;输差控制

中图分类号：TE863.1文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）23-0123-03

Abstract： At present， natural gas transportation has received the highest attention in the pipeline transportation industry， and the difference in natural gas metering transmission seriously affects the improvement of the level of gas transportation. As a key tool for measurement trade， the management and application level of measurement instruments directly affects the control of measurement transmission errors. In order to improve economic efficiency， enterprises must strengthen the control and management of the transmission difference of natural gas measurement. This paper briefly introduced the management of natural gas metering instruments， further analyzed the source of the metered transmission difference and proposed effective management and control methods to effectively control the natural gas transmission difference.

Keywords： natural gas;pipeline transportation;meter management;transmission difference control

天然气属于可燃烧气体，而且燃烧产生的连带效应可能导致破坏性爆炸，所以天然气输送管道有极高的严密性要求。目前，我国天然气生产管理应用的计量单位是立方米，主要计量工具是计量仪表。天然气交易双方具体额度的确定需要借助天然气管道中的流量表，计量仪表发挥着精准衡量天然气生产单位技术水平的作用，又是保证交易双方利益公平的重要工具。所以，强化天然气计量仪表管理是一种保证企业生产经营管理顺利进行的有效手段。精准度高的天然气流量计量有助于企业根据准确数据，创新生产工艺，提升经济效益。

1 天然氣计量仪表概述

当前，我国应用频率最高的天然气计量仪表主要有四种，即涡旋流量计、超声波流量计量仪表、质量流量计和孔板流量计。不同的天燃气计量仪表具有独特的功能优势，可以提升天燃气测量质量，保证天然气体积的精确度。

1.1 涡旋流量计

涡旋流量计结构简单，操作简易，初期安装和后期维护都较为便利，应用广泛。涡旋流量计传感器不会直接作用于基础介质，所以应用时不会产生过多磨损，使用寿命较长，节能效果显著。受诸多客观因素影响，涡旋流量计在实际应用中表现出一些短板，能选择的压电晶体安装方式只能是应力式，很容易影响涡旋流量计的正常工作，因此产生计量数据误差[1]。如果测量环境具有较多干扰因素，要尽量避免选用涡旋流量计，保证天然气贸易计量的可靠性。

1.2 超声波流量计

超声波流量计广泛应用于我国天然气输送领域，具有很高的经济性，制造工艺简单，运行安全度高。速度差计算法是超声波流量计工作原理的核心，在实际的数据处理过程中，最常使用两种技术，一是脉冲信息处理技术，二是信息分析处理技术。超声波流量计属于一种非接触型仪表，可以用于测量不易观察的介质，同时保证测量结果精准。但是，超声波流量计不耐高温，适宜的应用温度通常低于30℃，如果环境温度偏高，则无法保证超声波流量计测量结果的精准性。

1.3 质量流量计

大部分天然气计量仪表测量容易受到环境因素的影响，尤其是外界温度和气体体积的变化。随着天然气行业的快速发展，人们越来越多地应用可以杜绝外界影响的质量流量计。质量流量计可以准确分辨出天然气容积流量与质量的关系，有效提升测量结果的准确性，这是测量天然气总量的主要方法，其间环境温度和天然气体积波动都不会影响测量结果[2]。通常，质量流量计分为直接式和间接式两种，但两者原理相同，即首先测量体积流量，然后体积流量乘以气体密度，最后得出总流量。

1.4 孔板流量计

孔板流量计是一种经典的天燃气计量仪表，其广泛应用于我国天然气计量领域。相比其他天燃气计量仪表，孔板流量计具有制造成本低、安全耐用、适用口径范围大等计量优势，但是压力损耗大，计量精准度易受环境因素影响，测量范围有限，安装复杂。为了提升应用效果，孔板流量计可以与其他仪表配合使用，如电动单元组合型仪表、微机型仪表、机械式检测仪表，其中应用范围最广的就是机械式检测仪表。以CWD-430型双波压差计为例，其已经成为孔板流量计不可或缺的配套仪表，在我国天然气中等规模贸易领域有广泛的应用[3]。但是，该类仪表系统配置水平不是很高，抗干扰性能差，所以测量结果通常存在较大的误差，其并不适应于天然气计量工作的发展趋势。微机型仪表可以替代电动单元组合型仪表和机械式检测仪表，能够按照符合国家标准的计量公式计算出信号处理结果，极大地提升了天然气计量系统自动化计算的精准度。

2 天然气输差原因分析

天然气计量输差客观存在，无法绝对避免，但误差过大会导致较大的经济损失。客观而言，计量仪表本身的仪器误差也是导致天然气计量输差的原因，所以根本不存在理论上的“零误差”。无论采取何种降低输差的方式，都需要详细分析造成输差的原因，使允许误差控制在一定区间内。

2.1 计量和输送设备原因

天然气运输管道的长度通常远远超过普通管道长度，如果日常维护管理稍有疏漏，就容易忽视气体泄露问题，直接影响天然气储存设备的正常运行，导致天然气计量输差。与此同时，管道设备自身的问题会影响计量仪器测量的准确性，其可能存在安全隐患。因此，要做好设备日常维护和保养，为天然气运输奠定坚实基础。

2.2 外界环境的温度因素

常温下，天然气以气体形式存在，温度成为影响其体积波动的主要因素。随着温度的变化，天然气体积不断波动，就会影响运输管道的内部压力。通常，天然气管道较长，会途经多个地区。当地区之间有明显的温差时，计量仪表的测量精确度难以保证。另外，降雪、暴雨等难以控制的客观天气因素也会影响天然气管道压力，即便进行差异分析，也无法完全恢复标准环境下的测量精准度，造成天然气输送误差。

2.3 计量仪表误差累积

在天然气流量的测量过程中，因多方干扰因素的限制，计量仪表难免出现测量误差。尽管每次误差都处于可控的允许范围，但超长运输管道就意味着诸多小误差的积累，最终综合测量结果就会出现明显误差。当前，天然气计量仪表都比较先进，但还是无法绝对避免误差累积，造成输差，影响天然气的稳定运输。

3 天然气输差的有效控制措施

3.1 对输差曲线图进行科学对比

输差曲线图可以作为重要参考依据，应用于计量仪表检查中。输差曲线图绘制具有复杂性和系统性，首先要合理划分管道，在对每个单一分段天然气输差情况进行分析和数据统计的基础上，完成所有数据的分类、整合与汇集，最后对比分析整个管道的全局输差图。如果发现某两段曲线在走向上具有一致性，则表明这一曲线对应的管道分段存在天然气输差问题[4]。输差曲线图能快速且有效地缩小检测范围，减少检测工作量，大大提升发现输差问题的速度，提高找到输差问题的精准度，进而采取有效的补救措施，将天然气管道输差控制在允许范围内。

3.2 确保数值监控和检测的实时性

随着信息技术的飞速发展，天然气计量仪表更加先进，能实现数据收集、传输和分析的远程操作，通过计算机终端操作，打破时空限制，全面、实时地监控各个设备的运行情况，并自动记录每个环节的运行参数。所以，要分析天然气输送特点，全面了解各种计量仪表优势，设置科学合理的远程监测系统。同时，要结合天然气企业实际运行需求，不断优化和改进，实时监控每个环节的计量仪表数据并做好动态数据对比，实现全局性的远程有效监测，快速准确地定位造成输差的故障点并分析具体原因，最终有效控制输差。

3.3 合理选择标准的天然气计量仪表

提升计量精准度的基础是选用适宜且准确的测量仪表，在天然气输差控制中，最常用的方式也是合理选取天然气计量仪表。当前，对于天然气流量的控制，大部分天然气企业难以做到绝对的准确，因此必须严把设备节能关，切实选择合格的节流设备，使得工作人员无须掌握更多数据，在了解天然气流量變化的条件下就能有效控制计量仪表的差变。天然气企业应合理选择天然气测量仪表，提高突发事件应对能力，有效消除测量误差对天然气输差控制和仪表管理的负面影响。随着科学技术的飞速发展，越来越多先进的设备和仪器应用到天然气生产运输中，测量仪表更具精准性和稳定性，可以将天然气输差控制在最低限度。

3.4 加大计量仪器安装的研究力度

选择天然气计量仪表后，天然气企业要进行设备安装。具体来说，天然气企业应遵循安装准则，同时参照天然气管道时机输送需求，委派专业技能熟练的人员安装仪表。安装期间，一旦出现偏差，皆有可能影响天然气输送质量，同时流体内介质产生腐蚀现象，很难保障后期测量精确[5]。由此不难看出，天然气计量仪表装置安装直接影响最终测量结果。因此，在日常管理中，天然气企业不仅要加强对计量仪表安装人员的培训，还要关注后期维护工作，注重选择业务精、事业心强的专业人员负责后期维护，避免出现输差，提升经济效益。

3.5 积极采用国内外先进的设备和相关技术

相比发达国家，我国天然气输送技术研究还处于发展阶段，所以技术尚不成熟。部分发达国家基于长期的研究实践和研究经验，取得了较好的研究成果，掌握了较为先进的天然气测量技术和输差控制方法。为了加强天然气计量仪表管理，提升输差控制水平，我国天然气企业应结合长期研究经验和取得的研究成果，充分运用较为先进的测量技术和有效的输差控制方法，并在应用过程中结合我国实际情况，开展创新型研究。同时，我国天然气企业要大力引进符合自身发展实际需求的先进测量技术和仪器。目前，有较好应用效果的是在线气相色谱系统。值得注意的是，在应用过程中，为降低天然气输差，天然气企业要根据环境变化差异，调整天然气计量方案。

4 结语

当前，天然气企业普遍面临节能环保的发展难题，因此要加强天然气计量管理，提高输差控制水平。天然气企业要以现有天然气计量仪表和灌输系统为基础，对相关设备和技术进行更新换代，将安装、测量、维护和管理等工作落实到位，进而科学管理天然气计量仪表，严控输差，最终实现长期、稳定发展。

参考文献：

[1]俞影，王丽萍，李小璐，等.试述天然气计量误差及优化措施[J].数字化用户，2019（14）：87.

[2]汪晓雪.浅析燃气仪表的稳定计量和故障排除[J].中国石油和化工标准与质量，2019（8）：24-25.

[3]刘竹.天然气计量管理计量仪表与输差控制研究[J].中国化工贸易，2019（14）：22.

[4]李熠.天然气计量仪表与输差管控研究[J].中国化工贸易，2018（12）：20.

[5]王庆，何璇，勾炜，等.降低天然气干线计量输差故障率的方法研究[J].石油工业技术监督，2019（3）：33-34.