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天然气孔板流量计在线校准方法
发布时间:2019-03-18

摘要:目前,多数的孔板流量计已经实现了计算机流量系统的自动计量,但天然气孔板流量计量系统的准确性无法验证。针对这一问题,结合大庆油田天然气传输的实际情况,研制开发了天然气在线实时校准技术,验证了天然气集输过程中孔板流量计智能系统的准确性,保证能耗计算数据的可靠性,为企业的节能减排提供准确的数据支持。
1孔板流量计现状
  天然气作为流动的气体,其流量值是间接测量得出的。其测量值的准确程度直接取决于所使用的计量设备及设备的整体安装和使用。目前,我国天然气计量可选用的流量计类型达到七八种以上,但在天然气输气管网中使用的中高压、大口径流量计主要有超声、涡轮流量计和孔板等。其中,孔板流量计因为结构简单、投资少、计量准确度较高,成为我国天然气传输过程中最主要的计量方式,在全国各大油田均有应用。在大庆油田,天然气的储运传输过程中主要应用孔板流量计。孔板流量计计量工作是大庆油田天然气企业生产和经营管理中的一项重要技术基础工作,是大庆油田的天然气勘探开发、生产、经营的重要依据;也是企业内部经营管理、计算和考核各类设备的经济技术指标,制定或调整远景规划及年度规划方面不可缺少的数据。
  随着科技发展和自动化水平的提高,计算机技术已经普及到了油田生产的每一个环节。大庆油田为了保证天然气计量的准确性,减少天然气输送计量误差,大量引入了天然气计算机智能计量系统。该系统包含现场使用的孔板流量计和处理该数据所使用的计算机系统。传统孔板流量计检定、校准的方法一般都是安装前对孔板流量计进行检定,而安装后由于现场条件限制,不进行检定、校准。众所周知,孔板流量计对安装有很高的要求,不按照标准安装的孔板流量计误差非常大,特别是引进了孔板流量计计算机系统,其压力、温度、差压等变送器信号在传输过程中产生的电信号漂移,都可以对最终数据的准确性产生较大的影响,使系统安装使用后的计量准确性问题一直没有得到相关数据的验证。为了给油田相关企业提供准确的数据支持,为天然气生产和销售等相关单位提供准确的能耗数据,大庆油田计量检定测试所提出了天然气孔板流量计在线实时校准方法。
2特点
  新开发了天然气在线实时校准技术,其工作原理是:通过研发一套多路过程智能校验装置对天然气系统的压力、压差、温度等参数实现实时测量,对天然气的组分、天然气输送管道的材质等数据分析计算,从而实现天然气计量的在线实时检定。图1为天然气流量智能校验装置结构。如图所示,实验平台一共分为三层,从上到下分别是工控机、信号调理板和接线盒,分别通过带有BNC接口的导线相连接。整个工控机集成了控制器、多功能数据采集卡、便携式触摸屏和便携式键盘,在外部体积上减少了空间,有利于天然气计量的现场校准。其中多功能数据采集卡可以分别作为外部差压、压力和温度信号的输入端,将接线盒与电流转电压信号板相连接,因此能够得到外部信号的电压信号,最终送到控制器进行数据处理,通过相应软件后台计算出天然气的具体流量。
  天然气孔板流量的在线实时校准,主要分为瞬时量和累计量的计量两个方面,累积量计算是否准确,是以瞬时量计算准确性为前提的,在累计量计量中,计量时钟必须准确,即瞬时量和计量时钟二者缺一不可。瞬时量计算准确度校准是依据静态数据的算法比对,用多路过程智能校验装置采用天然气流量智能校验系统静态测量的结果与GB/T21446—2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》附录中所提供天然气流量计算实例结果对比[1],分析软件计算结果的准确度。在所有已知条件相同的情况下,静态测量实验结果见表1。

天然气孔板流量计流量智能校验装置结构图

  静态测量实验结果验证了多路过程智能校验装置设计的正确性,符合GB/T21446—2008《用标准孔板流量计测量天然气流量》的要求。
  时钟的准确性必须通过长时间时钟的累积来验证准确性。天然气流量计算机(HC601)采用系统的硬件时钟中断来获得,不受系统运行负荷的影响,每秒累积一次,非常精准,因此能够保证积累的准确性。天然气的静态测量结果的正确性和时钟准确性,通过多路过程智能校验装置可以满足天然气的动态计量基础,实现天然气孔板流量计计量系统现场在线校准。
3现场应用
  对某天然气公司进行现场测试,在测试中发现某些孔板流量计算机系统静态计量存在偏差较大,天然气供应单位一直同天然气使用单位存在计量纠纷。经过在线实时检定,发现系统显示的瞬时量计量和累计量计量都和标准存在误差,经过校准问题得到了解决。测试数据与实际数据对比见表2。

  针对测试数据,按照某单位每年实际输送300天计算,其每年少计量的天然气量为19152m3。经过对现场设备重新校准调试,为企业的节能减排提供了准确的数据支持。
4结论
  天然气孔板流量计在在线检定校准项目的开展能为天然气生产及相关企业提供准确的数据支持,必将在天然气生产的各个环节发挥重大作用。

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