國(guó)內外天然氣計量狀況簡(jiǎn)要回(huí)顧
天然氣作為一種優質能源和化(huà)工原(yuán)料其計量越來越被(bèi)人們重視。歐美等工業化水平較高的發達國家,對天然氣計量技術的研(yán)究起步較早,投(tóu)人的資金及科技力量較大,尤其是對貿易天然氣的計量十分重視。從流量計選型上,歐洲主要使用渦輪、腰(yāo)輪流量計,如在荷蘭渦(wō)輪、腰輪流量(liàng)計的使用約占(zhàn)80%,在加拿大渦輪流量計的使用約占90%,而美國則以使(shǐ)用孔板(bǎn)為主,約占80%。從(cóng)整體上(shàng)來看,在流量計使用上,70年代形成了孔板使用高潮,80年代形成了渦輪流量計使用的高潮,90年代中後期則掀(xiān)起了(le)超聲流量計熱潮。
在流量標準方麵,各國流量工(gōng)作者(zhě)花費(fèi)了(le)大量(liàng)時(shí)間,付出了艱苦的努(nǔ)力,在分析總(zǒng)結大量的實驗和應用數據的基礎上,相繼推出具有代表性的標準如天然氣流量標準(zhǔn)孔板計量標準(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標準(AGA No.7)、天(tiān)然氣及其他(tā)烴類氣體的(de)壓縮性和超(chāo)壓縮性標準(AGA No.8)、用氣體超聲(shēng)流量計測量天然氣標準(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標準(ISO5167)、氣體渦輪流(liú)量計(jì)標準(zhǔn)(ISO9951)、氣(qì)體超聲波流量計標準(ISO/TR12765)以及天然氣壓縮因子計算標(biāo)準(ISO/DIS12213)等,這些標準(zhǔn)規程對天然氣流量計量具(jù)有(yǒu)積(jī)極的指導(dǎo)意義。
與(yǔ)此同時,在國外人們從重視幹標法逐步過渡到實流(liú)檢定的思維模式?一重視量值溯源與量值傳遞工作,相繼出現許多實流檢定實驗室,如美國科羅拉多(duō)工程實驗室 (CEESI)、美國西(xī)南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大(dà)標定站(TCC)、德國(guó)(Pigsar)、英國國家工程(chéng)實驗室 (NEL)、日本(běn)國(guó)家計量院(NRLM)。
近幾年,國際法製計量組織(OMIL)氣體計量分委員會歐共(gòng)體起草了國際建議PREN1776“天然氣(qì)計量係統基本要求”,較詳細地規定了(le)天然(rán)氣計量係統的(de)組成和對輔助設備的具體要求,對天然氣計量係統的設計原則及設(shè)計指南,計量係統的在線檢定、安裝和操作維護等進行了規定。
我國天然氣計量起步較晚(wǎn),氣藏主要分布在四川、長慶、新疆,儀表的使用(yòng)選型主要(yào)使用孔板,其(qí)比例約占88%,采用幾何檢定法。從70年代以來,我國(guó)參照國外(wài)係列(liè)標準,結合自己的實際情況,在天(tiān)然氣儀表(biǎo)的設計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質分析等方麵作了相應的工作,得出一些較重要的(de)結論,同時(shí)對現場阻力件、複雜工況影響(xiǎng),摸索出了一些成熟的經驗,在標準方麵形成了《天然氣流(liú)量的標準孔板計量方法》(SY/T6143-1996)標準、等效采用 ISO5167形成GB2624標底,但就總體水平,與國外還存在顯(xiǎn)著差距。
近(jìn)幾年,我國(guó)天然氣計量技術新(xīn)進展
我國大量使用的(de)孔板節流裝置及其二次儀表雙波紋管差壓計的計量技術,由於其固(gù)有的(de)缺陷,如孔(kǒng)板在使用過程中的不斷磨損、腐蝕;現場阻力件組合形式遠不止標(biāo)準規定的7種情況;現場旋渦流、脈動流影響因(yīn)素複雜;對於氣量波動大、變化頻(pín)率高的狀況適應性差;導壓管易引起信號滯後等[1],不能保證其計量準確度,這給流量工作者帶來了新的研究(jiū)課題。近(jìn)幾年來(lái),我國天然(rán)氣計量技術取得了以下一些新的進展。
l、孔板節流(liú)裝置二次儀(yí)表智能化
1998年以來,在二(èr)次儀(yí)表方(fāng)麵,對部分天然(rán)氣(qì)計量裝置進行了改造,現(xiàn)場逐步采取配用智能壓力變送器、溫(wēn)度變(biàn)送器,流量(liàng)計算機(jī)以取代雙波紋管差壓計,從而實現計量自動化。該(gāi)係統變送器具有(yǒu)準確度高、穩定性好,可利用它的通訊功能進行在線故障診斷、組(zǔ)態和校(xiào)驗,天然氣流量計量逐步走向在線、智(zhì)能(néng)、實時計量。
2、適應中小流量的新(xīn)型智能式流量計應用(yòng)
為解決部分現場在中小流(liú)量和中低壓情況下流量波動較大,孔板計量準確性較差的特殊難題,國(guó)內推出(chū)智能漩進旋(xuán)渦流量計、智能渦輪流量計,該類流量計能在線采集壓力、溫(wēn)度(dù)、工況流量、標定流量、實時修正壓縮因子以及(jí)自動進行溫(wēn)度、壓力補償。經過實流標定和在現場(chǎng)較大範圍應用(如四川、新疆、大港、大慶等),效(xiào)果較好。近期又出現了(le)該類型的雙探頭智能流量計,抗幹擾能力進(jìn)一步增強。
3、高壓大流量計量技術研(yán)究
隨著(zhe)國外氣體超聲流量(liàng)計的迅速發展,我國及時跟蹤國外先進計(jì)量技術,自1999年以來,由國(guó)家原油大流量計量站(zhàn)成都(dōu)天然(rán)氣流量分站(以下簡稱計量分站)牽頭,對具有典型代表的美國(guó)Daniel、荷蘭(lán)Instromet、美國(guó)Contronlotron所生(shēng)產的氣體超(chāo)聲流量計進行了實流(liú)測試,研究在理想安裝條件、非理想(xiǎng)安裝條件(jiàn)、旋轉不同角度安裝條件、帶(dài)壓更換超聲換能(néng)器、不同壓力條件、聲(shēng)道故障狀態的性能並進行現場應用。得出氣體超聲流量計幹校後(hòu)仍需實流檢定和周期送檢等重要結論[2]。經過(guò)天然氣實流測(cè)試後,北京、大慶、新疆、四川、天津、河北等已逐步(bù)引(yǐn)進氣體超聲流量計約40台。口徑在DN150mm -DN400mm之間,不確定度為0.5%-1.0%。
4、實流(liú)檢定(dìng)技術的發(fā)展
過去標(biāo)準孔板一(yī)直沿用(yòng)“幾何(hé)檢驗法”,流量檢定裝置通常使用(yòng)空氣(qì)作介質,負壓(yā)檢定。1996年華陽計量分站建成,該(gāi)站擁有mt原級標準裝置,總(zǒng)不確定度為 0.1%和從美(měi)國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級(jí)標準裝置,總不確定(dìng)度為0.25%,具備天然氣流量實(shí)流檢(jiǎn)定條件。最近4年,實流檢定技術日趨成熟,已建立起全套天然(rán)氣實流檢定方法、程序(xù)、管理製(zhì)度,並與國外如美國、荷蘭、英國、德國等(děng)技術和水平逐步(bù)靠近。為了(le)更好地模擬(nǐ)現場工況,減少(shǎo)裝載、運輸帶來的係列困難,控製(zhì)和(hé)合理減少現場(chǎng)計量誤差,我(wǒ)國實流檢定逐步(bù)從室內走向(xiàng)現場。如,國(guó)家(jiā)原油大流量計量站(大慶)的移動式音速噴嘴標定車(壓(yā)力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h),計量分(fèn)站新購置的(de)移動式氣體(tǐ)超聲流量(liàng)標定車(壓力6.4MPa、管(guǎn)徑DN600mm、工(gōng)況流量80-8000 m3/h)。
5、標準的逐步完善與統一
孔板標準由SYL04-83升(shēng)級為SY/T6143-1996,現正準備升為國家標準;《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等(děng)效采用AGA NO.9,同時也參考了ISO/TRl2765的部分內容,2001年4月,已通過國家專(zhuān)標委評審。《天(tiān)然氣計量係統(tǒng)技術要求》,非(fēi)等效采用 PREN1776:《天然氣測量係統基本要求》,2001年8月,已通(tōng)過國家專標委評審。目(mù)前正準備起草《用渦輪流量計測量天然氣》國家標準。
6、國際流量比對
國外流量比對起步較(jiào)早,最近幾年華陽計量分站在天然氣流量方法與美國(guó)CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進行了初步(bù)的流量比對工(gōng)作,結果基本一致(zhì)。2000年在巴(bā)西舉行的第10屆國際流量會議中國作為會員正式參加國際循環比對工(gōng)作組(BIPM/CIPM/CCM下屬流量測量工(gōng)作組 WGFF)第一次會議[3]。2001年4月初,我國在土耳(ěr)其參加(jiā)了第二屆國(guó)際流量工作組(BIPM/CIPM/CCM/WGFF)會議。
7、科研技術與國際學術交流活動
近幾(jǐ)年來,我(wǒ)國天然氣流量計量取得較大(dà)科研(yán)成就。比較典型的科研項目有:“天然氣、空氣、水為介質對孔板計量性能的影響研究”、“天然氣計量技術研究”、 “氣體超聲流(liú)量計的測試與現(xiàn)場應用研究”、“新型流量計及新型整流器的研(yán)究與應用”、“安裝條件對孔(kǒng)板影響因素(sù)的研究”等。
我國參與國際計量學術活動(dòng)比(bǐ)較頻繁,如:參加(jiā)美國API會(huì)議、參加英國國際法製計量組織(OMIL),主持(chí)和申辦國際流量測(cè)量學術會議(yì)FLOMEKO和ISO/TC193等。
天然氣計(jì)量新的觀念與發展趨勢
隨著中(zhōng)國(guó)加入WTO,外資企業不斷進人我國天然氣市(shì)場以及引進國外天然氣的可能性、天然氣計量與(yǔ)國際接軌即將成為麵對麵的現實[4],其計量觀念與發(fā)展趨勢也將由此而發生係列變化。分析表明,下一步我國天然氣計量將向以下七方麵發展:
l、計(jì)量方式向自動化、智能化、遠程化計量方式發展
由於電子技術、計算機以及互聯網技(jì)術的迅猛發展,天然氣計量已逐步向(xiàng)在線、實時、智能靠(kào)近,同時(shí)依靠網(wǎng)絡技術實現(xiàn)遠程化(huà)通(tōng)訊、控製和管理,如SCADA係統的應用和智能渦輪流量計(jì)智能係統。
2、檢定方式、量值溯源從(cóng)靜態單參數向動態多參數溯(sù)源發展(zhǎn)
過(guò)去流量計檢定方式通常采用檢定靜態單參數方法,如標準孔板依靠幾何檢定法檢定孔板的8個幾何靜態單參數(shù)來保證流量計的準確。隨著(zhe)國內國外實流(liú)檢定技術的成熟,天然(rán)氣流量量值溯源正逐步向實流(liú)檢定方(fāng)向發展,即以實際天然氣介質、在接近實(shí)際現(xiàn)場工況等條件下對(duì)流(liú)量的分參數如壓力(lì)、溫度、氣質組分和(hé)流量總量進行(háng)動態量值溯源。
3、儀表(biǎo)選型從單一儀表向多(duō)元化儀(yí)表發展
過去流量儀表選(xuǎn)型比較(jiào)單一,近幾年隨著對流量計的研究和開(kāi)發,不同的流量計有(yǒu)不同的特點和適(shì)應範圍(wéi),流量(liàng)儀表選(xuǎn)型由此呈現從單一儀表向多(duō)元化儀(yí)表方向(xiàng)發展。如,對(duì)中低壓、中小流量(liàng)可選擇智能型速度式流量(liàng)計(渦輪、漩(xuán)進旋渦流量計);對高壓、大流量可選(xuǎn)擇氣體超聲流量計。近期,又出現了一種新型流量計?? 內文丘利管,它(tā)可適合流量變化範圍大的中低流量工況。
4、計量標準由(yóu)單一標準向多重標準發展
我國天然氣計量標(biāo)準不斷發展、豐富和完善,結合國外標準後我國流量計量標準已基本構成完整的體係,正逐(zhú)步由單一標準向多重標準發展。
5、計量方式從體積計量向能量計量發展
我國天然氣貿易計量方法是(shì)在法(fǎ)定的質量(liàng)指標下按體積計(jì)量。隨著市場經濟的不斷完善和WTO的即將加入,要求我(wǒ)國天(tiān)然氣貿易計量方法盡快與國際接(jiē)軌。 2000年5月,ISO/TC193第12次年會在成(chéng)都召開,專題討論了SC2/WG4有(yǒu)關天然氣能量計量工作組文件(ISO/WD 15112),2000年12月出了委員文件(ISO/CD 15112)。有關天然氣能量計(jì)量成為發展趨勢,我國正在加快進程開(kāi)展相應的準備(bèi)工作(zuò)。
6、單(dān)一數據管理向計量係統管理方向發展
單一數據管理具有諸多缺點。計(jì)算機技術的發展給天(tiān)然氣(qì)計量係統管理創造了良好的條(tiáo)件。天然氣計量管理從影響(xiǎng)測量結果的各個方麵、各個環節進行(háng)全過程的、動(dòng)態的、科學管理。中油股份公司西南油氣田分公司2001年即將完成的科研課(kè)題(tí)《西南油(yóu)氣田分公司天然氣計量信息管理係統》為天然氣計量自(zì)動化及過程管理提供了信息管理係統。
7、計量管理從事後計量(liàng)糾紛解釋向事前過程管理發展
隨著市場經濟的發展,人們越(yuè)來越重視天然氣計(jì)量,特別是貿易(yì)計量。因(yīn)此,人們對天然氣計量在管理觀念上正發生根本性(xìng)轉變,不(bú)僅對現場計量器具(jù)的(de)使用及相應人員進(jìn)行管理,並從事後計量糾紛解釋向加強事前儀表采購選型、安裝使用、過程(chéng)控製、質量監督、數據管理、實流檢(jiǎn)定(dìng)的管理轉變和發展。
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