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天然气计量误差原因及措施分析

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：辛吉霞

[导读] 摘要：天然气自身具有较高的燃烧效率，而且清洁环保性能比较高，在工业生产以及化工行业中天然气都是一种非常高效的工业燃料，在各行各业中都得到了非常广泛的应用。

        中石化天津分公司化验计量中心
        摘要：天然气自身具有较高的燃烧效率，而且清洁环保性能比较高，在工业生产以及化工行业中天然气都是一种非常高效的工业燃料，在各行各业中都得到了非常广泛的应用。在进行天然气计量时，通常使用体积流量，利用压差式孔板流量计进行计量。这种计量剂在实际的应用过程中不仅安装非常方便，而且仪器的稳定性也比较好，整个维护过程中比较简单。我国在20世纪对天然气流量进行了改进升级，精度以及稳定性都有了较大的提升，但是在实际应用过程中仍然会出现一定误差。本文对天然气计量误差原因及措施进行分析。
        关键词：天然气计量；误差；原因；措施
        1天然气计量误差产生的原因
        1.1计量仪表
        （1）弯曲。孔板弯曲时，由于维修与安装方面存在问题，所以导致孔板出现形状改变或者发生弯曲。导致极大的误差发生，结合试验获取的信息和参数，孔板的极限弯曲误差约为3.5%。（2）孔板安装，应该在保证正常安装的基础上，注重细节部分，否则就可能出现较大的计量误差。例如，导压管走向不合理，使得无法对差压进行有效传导；密封垫片的加工不合理，垫片伸出环室，对于天然气传输的稳定性造成干扰。（3）节流装置。节流装置问题主要指的是节流装置的内部出现了诸如垫片或者焊缝等突出物，从而使得出现一定的计量误差，具体产生误差的大小与突出物的位置、长度等都有很大的关系。通过对大量的实验结果进行记录和分析，发现当凸出物的距离在孔板上部尺寸为管子直径尺寸两倍的地方，会导致出现的误差值最高。当凸出物处于下游位置时，不会较大的对精度产生影响，但是如果凸出物的位置是上游区域，则会产生极为显著地误差。
        1.2使用条件
        通常情况下，计量仪器在实际应用过程中会受到很多因素的影响，例如，在环境条件出现变化的情况下就会导致剂量计出现一定的误差。天然气在运输过程中如果出现气体压力对突然变化或者流速出现较大变化，就会导致出现较大的压差波动，进一步导致出现脉动流，一旦在进行计量的过程中在装置中产生明显的脉动流就会使得实际的计量误差增加。根据相关的调查表明，由于脉动流而导致的天然气计量误差能够达到20%～30%。另外，因为季节变化出现天然气消耗量出现较大变化就会导致流量计出现超量程现象。在利用蒸汽进行试验的过程中发现，不同季节条件下进行蒸汽的流量进行计量，冬季实际的流量要远比夏季的流量小，一旦出现这种现象就很有可能会导致实际的天然气流量超出仪器本身量程的现象，由此也会引发计量误差。
        1.3天然气质量
        一是天然气纯度问题，天然气一般作为石油的伴生气而存在，当其从地下被开采出来后，往往会经过过滤、除尘以及分离等一系列的操作，但是这样仍然无法保证彻底清除其中的杂质，在传输过程中，杂质的存在可能会引发天然气管道的腐蚀问题。如果杂质积聚在孔口或者孔板上，可能会导致天然气流速的突然变化，又或者孔板截面的收缩，而孔板流量计对于这些变化是非常敏感的，如果不能及时对其进行清理，就可能引发计量误差。二是天然气含水量问题，含水量会直接影响天然气计量的精度，如果在天然气传输中，存在有少量的液体，可能会导致流量计量偏高，通常认为，测量中的湿气流量会随着孔径比的增大而减小，当孔径比的数值为0.7时，计量得到的流量偏差为-1.7%，如果天然气中夹带有少量液体，则孔径比为0.5时，孔板本身的性能稳定，但是想要得到准确的计量结果，还需要从孔板的上游将夹带的液体脱出。如果使用旧的孔板流量计对湿气进行测量，则计量值的误差在3%左右。

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        2天然气计量误差的改进措施
        2.1消除脉动流
        要想有效清除在流量计中产生的脉动流，进一步减小其对计量精度造成的影响，就必须要针对天然气中的水分进行严格控制。因此，在实际进行天然气开采的过程中，要在尽量保证不出现地层水的情况下来进行气井开采，从开采的源头上对天然气的水分含量进行严格控制。与此同时，要尽量清除天然气运输管道中的游离态液体，要及时的清除管道内部的杂质以及液体等，为了进一步提升管道清理的效率，可以在天然气管道中引入自动清管系统，或者利用高效率的分液器，这样才能有效清除天然气运输管道因为积液问题而导致出现脉动流现象，通过对分离器的利用能够有效提升气液分离的效果，当天然气中彻底达到气液分离后，就能够充分保证流量计的计量精度。另外，为了进一步实现对天然气气源脉动导致的压差波动的有效控制，可以在天然气的集输管道内部安装专门的脉动消减器，只要将其设置在集输管道中的合理位置，并设置缓冲罐，就能最大程度减少因气源脉动而对流量计的计量精度造成影响。
        2.2做好仪表的维护与管理，及时调整参数
        在日常的仪表使用中，要定期进行孔板的清洁与维护，如果出现测量数值不准确或者精度过低、误差过大等现象，及时进行检查与维修，要做好流量计的修正工作。仪表的使用中，尽可能保证计量准确，每月检查和清洗孔板至少一次，对仪表的零点进行检查，合理实现数字和模拟的信号转换，对流量计的计算程序合理校对，如果发现存在腐蚀的位置或者发现划痕，及时换新。在日常计量工作中还必须要意识到天然气计量精度与天然气本身的温度、密度、压力等都有很大的关系，必须要充分结合实际计量情况，选择合理的仪器设备，对天然气的各项测量工作做好，一旦发现测量参数出现变化，必须要对其进行及时的调整，并及时校正误差，这样才能将其误差控制在标准要求的范围内。
        2.3规范孔板加工
        应该严格依照国家标准，对孔板进行加工和安装，确保孔板前阻力件的形式配接长度合理，一般必须达到30D。如果在进行孔板安装的过程中，发现场地条件不允许，则可以将整流器设置在孔板前的直线管段上，保持管道线与孔板入口断面垂直，将控制器的偏度控制在1°以内，同时严禁孔板的反向安装。必须切实保证压差计的类型标准，使用正确，如果发现压差计工作量程低于30%，则需要及时对其进行更换，或者调整孔板的规格。当法兰取压β值在0.2~0.75之间时，角接取压β值应该在0.4~0.6。
        2.4拓展量程范围
        在天然气集输管道运行过程中可以通过增加孔板节流装置或者定值节流装置有效的起到拓宽量程的效果，这样就能为孔板的定期检查、清理、更换等工作提供极大的便利，与此同时还能充分保证计量装置的准确性。如果在实际计量过程中出现孔板测量超出测量范围的现象，就会导致最终计量结果出现误差。将定值节流装置与流量计算机进行结合使用，不仅能有效的拓展实际的计量量程，而且能够实现智能化的天然气流量计量，另外通过规模化生产可以实现对仪器成本的有效控制，这样就能实现对节流装置标准化、系列化发展，这对天然气的计量准确性也有极大的促进作用。
        3结语
        综上所述，目前在社会生产生活的各个方面天然气都得到了广泛的应用，在这种情况下，天然气流量计的计量精度以及计量可靠性也受到了普遍关注。由于天然气在实际进行计量的过程中会受到很多外界因素的影响，从而导致出现计量误差，因此，燃气企业以及相关的技术人员要合理的进行安装、调试、维护、检修以及校准等操作，严格执行操作规程和标准，对于在应用中出现的故障及时分析、查找原因，及时解决，强化仪表以及操作的管控，使天然气计量的准确程度稳步提高。
        参考文献：
        [1]中国天然气计量技术及展望[J].常宏岗，段继芹.天然气工业.2020（01）
        [2]天然气计量的误差分析[J].杨凡.化工设计通讯.2018（07）