天然气输差问题的分析与研究

2007年第11期内蒙古石油化工天然气输差问题的分析与研究徐庆磊,刘颖,段永红2(1.西南石油大学四川成都610500;2.塔里木油田分公司规划计划处,841000)摘要:输差是控制输气成本的一个最关键的指标,如何降低输差是管输企业面临的难题。针对输气亲统的输差问題,从误差理论出发,以输气干线亲统为研究对象,分析丁产生输差问题的原因,对标准孔板引起的测量误差、输气干线测量误差和测量误差造成的输差进行了计算,給出了单点输差和综合输差的计算方法,并提出了降低输差的措施和方法关键词:天然气;输气管道;输差;测量误差;计算;分析;控制措施概述相对输差计算公式为()近年来,天然气作为一种洁净的高热值能源,市场的需求量不断增加,供需双方对计量准确度的要7=v1+a×10%(2)求越来越高。天然气管输行业面临的最大难题就是式中:相对误差,%。如何有效降低输差,输差是控制输气成本的一个最由公式(1)、(2)可看出,产生输差的原因主要有为关键的指标,它不仅反映计量工作的好坏而且直两种:一种是计量产生的误差;另一种是输气系统因接关系到企业的切身经济利益。设备质量、腐蚀、管理和其他因素造成的泄漏。由此输差的概念产生的输差由两部分组成,计量误差所导致的输差天然气输差是指平衡商品天然气中间计量与交和泄漏导致的输差。接计量之间流量的差值从表示方法上讲,它分为绝3产生输差的原因分析及其计算对输差和相对输差;从统计角度讲,它又分为单点输31计量亲统误差差(某一个交接计量点的输差)和综合输差(整个管3.1.1标准孔板测量误差网的输差)0)仪表或计量系统的测量误差是导致输根据误差理论,标准孔板配二次仪表组成的流差的主要原因之一,输差是误差的最终体现形式。量计量系统的误差由随机误差、已定系统误差、未定一般来说,输差的计算公式为m:系统误差三部分组成。由于天然气的原始计量结果Q3=(v1+Q)-(Q2+Q3+Q+V2()是取多次测量的平均值,根据误差理论可知,在测量式中:Q一某一时间输气管道内平衡输气量之差次数足够多的情况下,可以忽略测量产生的随机误值,m3;差(对于已定系统误差,一般在测量中力求对已定Q1-同一时间内的输入气量,m3系统误差作修正处理,所以理论分析讨论计量装置Q2-同一时间内的输出气量,m3;的误差实际上只考虑仪表本身带来的未定系统误Q3-同一时间内输气单位的生产、生活用气差量未定系统误差的大小可以用流量测量的不确定Q4-同一时间内放空气量,m3;度来计算。根据SY/6143-1996可知,流量测量的V1计算时间开始时管道计算段内的储存不确定度相当于标准偏差的两倍,因此求出流气量,m3;量测量的不确定度,就可以得到测量系统的标准偏v,计算时间终了时,管道计算段内的储存差。气量,m3。标准孔板流量计系统体积流量计算公式为(:收稿日期:2007-07—-2216内蒙古石油化工2007年第11期TT度天然气流动热力学温度测量的不确定PI=M,Z,GPi/(RZaT)31.2输气干线系统测量误差P.= MG-P.(RZ, T)设输气干线系统模型如图1所示”,输气干线式中:Q一标准状态下天然气体积流量,m3/s起点有M个进气点,进气量分别为Q,终点有N个P一天然气在标准状态下的密度,kg/m3;配气点,配气量分别为Q,假设进气点和配气点均P2-天然气在流动状态下上游取压孔处的密采用前面所述的标准孔板配双波纹管差压式流量计度,kg/m3;且各流量测量相互独立G一标准状态下天然气的相对密度;Z。一干空气在标准状态下的压缩因子;Zn天然气在标准状态下的压缩因子;M。一干空气的相对分子质量;R一通用气体常数;C一流出系数;B一孔径比,B=d/D;△p-孔板前后差压,Pa;E一流東膨胀系数。对图1所示的输气干线系统,由于每个流量测天然气体积流量的测量不确定度按下式计量单元相互独立,因此对于进气端和出气端,误差的算合成可以看成是并联误差的合成,而对于整个输气干线系统总误差则可看成进气端和出气端测量误差=[]+[]+[2][0y+的串联合成误差。2[y+4c:y+乙y+端有根据误差传递和合成理论,对于输气干线进气4y+4y+9]5(4)Q,= 2Q式中:一流出系数的不确定度,士0.6%;Q,Q(5)D-测量管内径的不确定度,士0.4%同理,对于输气干线出气端有(0:e可膨胀系数的不确定度,士42%Q, dQ(6)一孔板开孔直径的不确定度,士0.07%;对于输气干线系统总的输气量误差为0天然气动叶上游的绝对压力测量的不0-器+品(+h确定度;(7)E△P一差压测量的不确定度;31.3测量误差造成的输差天然气相对密度测量的不确定度,士0.在已知流量测量仪表标准误差的情况下,可以5%;求出输气干线系统年输送误差的上下限值(2):2-天然气压缩因子测量的不确定度,士0最小年输送误差=minQ×Q(8)最大年输送识差=maxQ×Qn(9)5%式中:Qn-为输气干线年输量。2007年第11期徐庆磊等天然气输差问题的分析与研究173.2输气亲统的泄漏及其它人为因素造成的误差式中:△Q一绝对误差;输气系统的泄漏有三种类型:偶然性泄漏、长期△Qa-相对误差;性泄漏和普通运行泄漏。偶然性泄漏是指由于输气Q一期初管存量;系统在长期运行过程中的腐蚀和输配设备安装不当Q输入总量;或设备发生故障所导致的泄漏。长期性泄漏是由于Q.输出总量;输配气站本身工艺设计的不合理或设备质量不好导Qm-期末结存量;致的泄漏。普通运行泄漏是指由于某些站场管部件放空量本身设计不当造成腐蚀从而引发的偶然性泄漏。式(13)没有考虑期初管存量与期末结存量的差般说来,输气系统的泄漏绝大部分属于偶然性泄漏。值实际上这一差值应当作为输入总量的一部分参造成输气系统发生泄漏的主要原因包括:输气与输差计算,即对一个管网或长输干线的综合相对管道和部件长期暴露于酸性气体环境中,造成硫化误差进行统计时,应用下式氢腐蚀;天然气中的H2S,CO2等酸性气体的组分达△Q=△Q/(Q,+Qx-Qm)×100%(14)不到输气系统对气质的要求,造成输气管道和部件另外需说明的是,利用公式(10)、(11)计算单点内壁腐蚀;输气管道制管质量差导致管道螺旋焊缝输差时,若供气方与用气方之间管容较大时,应考虑的断裂输气管道和部件安装以及焊按质量差导致期初管存量和期末结存量的影响。管道环行焊缝和管、件之间焊缝的断裂;阴极保护系4输差分析方法统设计不合理或管道外绝缘层破坏所导致的管道外对集输管网进行输差分析,就是要及时暴露输壁腐蚀穿孔;外力(如:洪水、山体滑坡等)或人为原差问题,尽快解决问题。通常实行的输差分析方法因导致的管道破坏等有3.3单点输差和综合输差4.1计量先行法63.3.1单点输差单点输差是天然气输销过程中最常见的一种输计量仪表产生的输差问题不容易被发觉,它发生故障造成计量不准确而产生输差的可能性远大于差统计形式。由于交接对象单一,数据来源方便,因此它是交接计量或贸易计量过程中需要随时统计和管道窃气、漏气的可能性。坚持计量先行的原则,更有利于输差问题的解决。监控的一项技术指标4.2相关分析法对于供方来讲:输差的分析不能仅靠单一的对一种因素进行分析,而要对多种因素综合考虑,进行相关分析,尽快(10)找出原因,避免机械地查找各个计量仪表对于需方来讲(:4.3曲线对比法(Q,=Q1-Q2将全线输差以及分段输差,或将整个管网的输差和区域的输差做成输差曲线进行对比,如果发现△Q(11)那段或者那个区域的输差曲线和全线或整个管网的式中:△Q-绝对输差;输差曲线走势相似时,则说明该段存在输差问题的△Qx-相对输差;可能性比较大,应重点针对该段或者该区域进行查Q1一供方计量数据;找Q2-需方计量数据。5降低输差的主要措施5(3.3.2综合输差①严格把好工程质量关和材料配件质量关。工般大型输气系统和城镇燃气输供工程的输气程施工严格按设计、安装验收规范执行;加强对管管道均为环状或网状,在环网状输配系统内,分布了线、防腐、焊接等安装质量的监督很多的输出和输入接口,其综合输差计算式为(1)②正确选取测量仪表选取仪表要求性能可靠,2Q,=Q+Q,-Q-Qm-Q(12)准确度好,使用寿命长,密封性能好。仪表应对被测AQ=2QQ,×100%(13)燃气具有良好的适应性,量程比必须适合于被测流18内蒙古石油化工2007年第11期量的测量输配与应用范围。③防止漏气。定期检查〔参考文献〕管道工况;对材料进行防腐处理,重视管道接口的耐[1]张连友,天然气输送过程中的输差计算及其控震性能;坚决杜绝人为的漏计和漏报现象制.石油知识④加强管道的运行数据管理做好管道置换、通[2]文其志,刘选新,宋敬涛,民用天然气输差分析球扫线等过程中天然气用量的统计记录工作;做好及其对策探讨.重庆科技学院学报,2005,7管道阴极保护系统测试数据的分析工作。根据电位(2):34-37.测试的结果,分析各段管道的运行状况,判断管道的[3]赵刚,浅谈如何有效降低天然气输差,工业计腐蚀点,并及时采取措施,防患于未然量,2006,增刊1:202-203⑤输差定位预警建立计量数据库,对管道每时[4]李金陆.黄飚胡春英.天然气长输管线输差计每刻的运行参数进行存档,使用仿真软件功能来判算方法分析探讨.城市燃气,2002,323(1):18断管道的细微异常,准确把握输差的发源地。在输气过程中,可以使用数据库的水力摩阻系数,通过对5]孔大鹛.天然气计量输差分析及对策.工业计比,就能发现输差出现在哪个管道段。水力摩阻系数量,1999,(3):11-13计算公式如下0:[6]吴斌,刘明亮.天然气计量与输差控制.仪器仪CdS(15)表标准化与计量,2006,(2):32-34[7]张书丽,尤永建,天然气输差产生的原因及降式中:-水力摩阻系数低途径.天然气与石油,2005,23(3):20-22.C—与单位换算相关的常数[8]陈庭煌,杨晓宁,王玲.天然气输差问题的分p1-管道起点压力,MPa;析,油气储运,2003,22(1):39-42p2-管道终点压力,MPa[9]梁光川,袁宗明,蒲爱华.天然气输差问题分析△一天然气相对密度。与研究.天然气工业,1999,19(5):70-75.⑨采用新技术。在生产实践中积极采用计量新[10]邱正阳,梁平,徐春碧.天然气输差问题及其技术和统计信息技术,提高天然气动态计量数据的解决方法.油气储运,2006,25(7):60-62可追溯性。[11]罗明强,天然气输销过程中的输差计算.石油6结束语工业技术监督,2004(6)随着计量管理的进一步加强,天然气管道行业[12]潘丕武,长输原油管道的输差产生原因及其的输差问题一定能够得到更有效的控制,实现供需降低措施管道技术与设备,1994(3):3-4.双方双赢,为天然气管输行业发展和社会进步发挥[13]SY/T6143-1996.天然气流量的标准孔板计更大的作用算方法Analysis and Research on the Transmission Error of Natural GasXu Qing-lei, Liu Ying, Duan Yong-hong(1. Southwest Petroleum University, ChengDu, SiChuan, 610500; 2. Tarim Oilfield Company 841000)Abstract: Natural gas transmission error is one of the most pivotal indices in gas transmission cost con-trol. How to reduce transmission error is one of the problems that the tube-transporting enterprise has toface with. This paper aims at transmission error in transmission system and analyses the causes of thetransmission error in the main gas transmission pipeline according to the theory of errors. This paper introduces the methods of calculating the measuring error creative by the standard orifice, the measuring error of the main gas transmission pipeline and the transmission error induced by the measuring error and also give out the calculation procedure of single-point transmission error and synthesizetransmission error.In the last this paper brought forward the measures and means how to reduce the transmission error.Key words: Natural Gas Gas Pipeline, Transmission Error Measuring Error Computational; Analysis;Control measures