天然气贸易计量中计量适应性的研究

天然气贸易计量中计量适应性的研究

在天然气贸易的转移中，测量装置的精度和稳定性非常重要，是交易计量的公平公正先决条件。天然气管道供气公司作为一家从事天然气经营的专业化公司,需要从上游公司购买天然气,向客户和下游公司销售天然气,购入和卖出天然气的计量是否准确,输差的大小,将直接影响公司的经济效益和信誉品牌。要保证计量的准确性,只依赖购买高精度的计量器具是远远不够的,更需要保障和维持整个计量系统的精度。武汉市天然气有限公司从2004年12月开始正式供应天然气,在天然气置换之初,就对原有人工煤气的计量器具适应性做过系统评价,并制定了流量计改造更新计划,对新发展用户计量器具的选型进行了统一规范工作,随着近期天然气供应计量中先后出现的问题和经验积累,不断地对计量系统的选型、设计、安装和维护等程序进行补充和完善,有效地控制了输差。1天然气计量的特点与计量单元标准要对天然气进行计量,必须熟悉和了解计量的主要特点,也只有围绕这些特点才能建立起一套得到认可并满足要求的天然气贸易计量系统。1.1管理统计学基础(1)准确性(精确性),是表征计量结果与被测量的真值的接近程度。(2)一致性,计量单位的统一是量值一致的重要前提。(3)溯源性,任何一个计量结果,都能通过连续的比较链溯源到计量基准。(4)法制性,贸易结算中的计量,不仅要有一定的技术手段,而且还要有相应的法律、法规的行政管理和法制保障。我公司对流量计的选择和管理都是围绕计量的这4个特点来进行的。1.2热值聚氧1目前天然气计量在国内还是普遍以天然气的流量体积计量,以标准立方米为计量单位,但国内与国外确定的标准状态是不同的,国内是以1个标准大气压、20℃为标准状态,国外一般是以1个标准大气压、15℃为标准状态。天然气作为一种原生矿产资源,其产地不同,热值也会随组分的变化而变化,以热值能量作为交接计量单位更为科学合理。国外发达国家多使用热值能量作为交接计量单位,我国正在酝酿天然气产业计量标准的变革,从现在的体积计量过渡到能量计量,与国际上通行的计量模式接轨。2门站计量系统的建设要有效地控制输差,建立公司完善的计量体系,必须从源头抓起,购入天然气计量的准确性是体系的关键点,也是公司利益的保障。武汉在门站建设初期即在设计文件上明确建立与上游分输站对应比对计量系统,但因建设工期与供货等原因,在先期门站建设完成投入运行后,比对计量的流量计一直没有安装。按照与上游签订的供气合同约定,交接计量以上游公司的计量仪表读数为准,下游计量读数只作为比对参考,许多公司为了节省费用,省略了门站的比对计量系统的建设。在进行天然气置换工作的初期,公司研究决定正式启动门站计量系统建设工作。2005年3月开始门站计量器具选型工作,明确了所选门站计量器具类型与中石油分输站的类型和品牌一致。公司拨付了专门资金保证建设,一期购买了3台0.5级D300英斯卓美的超声波流量计,并送到华阳进行了实流检定,于2005年底完成安装并投入运行,并配套完成了色谱小屋的建设。随着供气量的增加,2007年4月再次启动了二期计量系统的建设,准备在今年年底完成新增3台超声波流量计的安装。在超声波流量计的日常运行中,坚持每日与上游的计量读数进行比对,与上游的计量数据的差异基本上都在2%误差范围内。个别出现过两边计量读数差异较大的情况,我们据此向上游反馈沟通,上游分输站及时修正了读数,保证了供气量数据的稳定可靠。在上游分输站流量计发生故障时,我公司的计量读数也是交接计量的依据。比对计量的流量读数可通过SCADA系统上传到公司的调度中心,也便公司适时掌握供气状况,便于管理。我公司每周还会进行一次色谱分析,准确检测天然气组分和热值,适时与上游提供的数据进行比对,及时地修正流量计算机的天然气组分,计算出压缩因子保证高压交接计量的精度。3流量计的选择和选择目前常见的有孔板流量计、涡街流量计、涡轮流量计、超声流量计及罗茨流量计等,中石油系统以及老的天然气公司主要是以孔板流量计为主,其历史较长,成熟可靠。随着科学技术的发展,出现了涡轮流量计、超声流量计等更为先进的流量计,这些流量计性能可靠、维护简单,得到了广泛的应用。我公司根据自己的实际情况以及用户发展的特点,对工商业计量器具的选择进行了以下工作:(1)充分了解各种类型流量计的特点,选择适合公司要求的流量计类型范围。武汉市天然气有限公司虽然目前的年供气量才3亿m3,但供气的用户类型较多,工商业各类用户已达到1600多家,由于用户的用气性质和规律都不同,给流量计的选择和运行维护都带来了难度。经过前期仔细的了解比较,并根据各类贸易流量计的造价及应用情况,确定了主要采用皮膜流量计、罗茨流量计、涡轮流量计及超声流量计等类型,它们都具备技术成熟可靠、维护简单、计量性能稳定和精度高等特点。(2)根据流量计的量程比特点确定选择类型范围。每种流量计的量程比不同,计量的原理不同,适应的计量类型也不同。考虑流量计价格和用户特点等因素,同时根据各类流量计的工艺特性明确规定了每类流量计在不同压力、流量下的使用范围。初步确定各类流量计的选择范围(1~25m3/h选用皮膜表,26~300m3/h选用罗茨流量计,301~6500m3/h选用涡轮流量计,大于6500m3/h选用超声流量计),并要求流量大于50m3/h的流量计必须带压力和温度补偿。(3)确定合理的计量精度要求。流量计的精度等级越高,流量计的价格会越高。无谓地增大精度等级,会增大投资,而且检定周期也相应较短。我公司确定:对大流量的计量应适当选择精度等级高的,对小流量的计量应适当选择精度等级相对低的。公司目前选择流量计的计量精度以1级为主,输差基本上控制在3%左右,效果较为明显。(4)验证流量计的型式批准证书。考虑到计量的法制性,我公司对选用的流量计都验证了由国家技术监督局批准的流量计型式批准证书,特别注意型式批准证书对每个品牌流量计批准的精度等级。(5)通过调查比较质量和售后服务,确定不同类型流量计的备选品牌。流量计一旦出现故障,将会影响正常的供气和准确的计量,因此要求流量计的故障率低,供应商反应速度快,能及时能消除故障和处理问题。我公司十分注重流量计品牌质量和售后服务的能力,考虑到计量仪表的精度和长期稳定性,我们对每一类流量计性能和其它用户反馈情况进行了多方面比较,确定了3家主供品牌,1~2家备选品牌,再根据售后服务的水平进行调整。(6)对表体计数器的要求。考虑到体积修正仪的电子仪表存在发生故障可能,我们要求对用量较大用户的流量计(主要是涡轮流量计)必须带有基表计数器,以确保计量的完整性、有效性,公平合理地解决贸易计量纠纷。曾有一家大型工业用户因体积修正仪的数据出现问题,我公司依据基表计数器的读数成功地索回气款,解决了计量的纠纷。4完善测量系统的组成在几年的营运实践中,我公司充分认识到,要保证精确的计量,必须保证整个系统的精度,应尽量排除影响系统精度的各类因素。4.1管流器的安装选择精度好的流量计,并不意味着就能进行高精度的计量。需要对速度型流量计的前后直管段的保障以及整流器进行合理的选择和安装,否则也会因流态变化影响计量精度。我公司在选用速度型流量计(涡轮表)时,特别注意(前后直管段的保障以及整流器的选择),以减少流态对计量精度的影响。4.2压力大的压力因为国内以1个标准大气压、20℃为标准状态,一般天然气的管输温度为5~6℃左右,低于20℃,不对用量较大的流量进行温度修正,会有1%~2%的误差值,同样当压力超出2000Pa,也会有1%~2%的误差值。我公司对全部工业用户和大部分气体流量较大的商业用户都安装温度和压力补偿。4.3程比无法满足计量需求针对下游用户用气流量波动较大,选用单一流量计的量程比难以满足计量需求时,我公司与供应商沟通探讨,通过选择大表和小表两块,完成有大小流量切换功能的计量撬的设计和安装,目前已有两套装置开始试运行。4.4严格的计量设计方案审查程序,确保计量系统符合设计人员在进行计量撬的设计时,存在选型不合理,流量计不满足安装环境条件的情况,我公司据此制定了严格的计量撬的设计方案审查程序,通过多级审查,确保计量系统的整体精度和技术合理性,并满足安装环境条件要求。4.5scad系统监控对于门站和大型工商用户的流量计,在设计、安装时接入公司已建立的SCADA系统,公司调度中心对计量状态进行适时监控,便于及时发现计量异常情况。5我公司发展中的计量问题(1)采用撬装方式的工厂化预制安装,选择有流量计生产安装经验的供应商完成计量撬的制作。流量计作为精密的计量仪表,它的安装要求较高,现场安装时由于施工条件和环境的限制,连接件加工的精度不高,会给流量计造成一定的外加应力变形,制约罗茨流量计转子的转动,影响计量精度。管道内壁的毛刺和焊瘤会造成气体流态的变化,也会影响涡轮流量计、超声流量计等速度流量计的计量精度。由有流量计生产安装经验的供应商完成流量计的安装可以避免上述情况发生。我公司目前大部分流量计都是按此操作,少量公商业用户的计量也通过《工作指引》进行规范。(2)气体中的杂质和焊渣会对罗茨流量计和涡轮流量计造成损坏,在施工完成时应保证吹扫的杂质和焊渣不通过流量计,避免损坏流量计或降低计量精度。我公司要求管道施工吹扫不经过计量撬,必须通过时应使用过渡管代替流量计。(3)根据《计量检定规程》,要求对用于贸易计量的流量计进行落地检定。这是贸易计量法制性的体现。尽管湖北省技术监督局检定的规格不全受限,但一定要取得其授权才能在其它机构检定,我公司目前所有的流量计都要求安装前完成首检。(4)通过运行发现存在安装、运行操作和维护不规范的问题较多,为了减少问题和故障,公司技术部编制了《工商用户流量计安装和维护工作指引》,指导安装和维护人员正确地使用和操作。(5)确定合理的验收程序。从表具的设计选型、运输、安装到调试运行,存在着多个环节。为了理清责任,明确交接条件,公司确定了严格的验收交接程序,通过明确各职能部门的责任范围和各级交接签收、验收的环节,保证流量计在各环节流程上不出或少出问题。(6)静电接地与掉脉冲的问题。抄表人员通过将基表读数与修正仪中工况流量读数的比对,发现了涡轮表在运行中出现部分表丢失脉冲的现象,特别是流量计需要上传数据时比较明显。通过与供应商技术服务人员进行沟通,明确了是由于静电干扰的影响,我们公司迅速完善了调压计量撬以及修正仪的静电接地设计,解决了掉脉冲的问题。(7)低频、高频信号插口进水断针的问题。流量计的安装环境很重要,尽管不少流量计的防水等级可以达到IP67,在安装时往往会忽略防水等级仅仅是对设备本体而言,连接部分的保护同样重要。在我公司门站就出现了涡轮流量计的高频信号插口进水断针的现象,影响了正常的计量。其实流量计属于精致的仪表范畴,长期的室外环境日晒和雨淋都会造成流量计损坏,如强烈的日晒会造成液晶板及塑料面板老化,缩短使用寿命。流量计应尽量安装在室内或罩棚内,才能保持长久的计量精度和使用时间,我公司对流量计都增设了挡护罩棚。(8)流量计对流量过载都有一定的极限,为了保证流量计不被极端流量损坏而影响精度,我公司制定和规范了流量计前后阀门开启的操作程序和要求,避免极端瞬时流量过大而损坏流量计,目前正在考虑针对部分用气极端不均衡的大型工业用户,增加表具的超载控制保护装置(限流设施)。(9)大口径涡轮表的注油是对转动轴承寿命的保护,也是维持计量精度的保障。注油过多或过少都会存在问题,我公司及时强化注油操作的管理,力求通过科学合理的注油维护保养,保证流量计的精度和使用寿命。6加强计量数据的户籍化管理(1)注重技术培训和交流,定期组织流量计抄表和维护人员的培训和考试,提高抄表和维护人员的素质,掌握流量计的基本理论知识和对表具故障的初步判断能力。公司还定期邀请各类知名品牌的供应商、国内外专家来公司与相关技术人员进行交流,就公司出现计量方面的问题和疑惑与国内外专家进行沟通和讨论,及时了解国外计量信息和法规,开拓视野,为完善公司总体的计量体系提供建议,保障了计量系统安全可靠的运行。(2)实行对大型表具的户籍化管理。我公司一直在推广大型表具的户籍化管理制度,强调抄收部门对大型表具建立一表一档,对表具出厂后的合格证书及首检证书的原件归入表具档案,安装的时间、维护和检定记录、故障记录等全部归入档案,该档案会随表具的报废而取消。我公司通过对大型表具的户籍化管理,对每一块表具的性能和精度实施跟踪,档案随表具的转移而转移,以明确表具的有效检定和使用年限,保证流量计法律授权许可的有效性,提高在合理流转的有序化管理。(3)抄表规范化管理,抄表人员根据用户用量的大小,将工商业用户分为3类,大用户实行表具读数一日一抄,中型用户实行表具读数一周一抄,小型用户实行表具读数一月一抄。每次抄读的数据包含基表计数器读数、修正仪工况流量和标况读数、修正仪上的温度、压力读数、管线压力表读数等等,标态流量与基表工况流量比对进行分析,判断表具计量是否正常;便于及时发现问题,避免错误读数积累过大,不利于解决贸易纠纷。(4)使用光电接头调取数据,定期进行数据分析。抄表人员到现场调取的只是当时的数据,对于不能时时上传的流量计,历史储存的数据也具有分析价值,对初步判断出有问题的表具,我们采用下载数据的专用设备(光电接头)和手提电脑,通过对历史的数据进行分析,判断故障发生的时间和原因。通过这种手段我们发现过个别用户恶意拔掉低频脉冲连接线一段时间后又恢复连接的时间段,让用户补齐了漏计的用气量。7提高高压系统计量精度(1)提前考虑周转表的问题,在不影响用户正常用气的条件下,从容应对表具检定高峰。