摘要：我國的天然氣流量計量一直以體積流量作為結算的依據, 而流量計量以差壓式的孔板流量計為主。雖然說它結構簡單、制造容易、安裝和使用、維護方便, 但存在著由許多因素引起的各種各樣的誤差, 如節流裝置設計、制造、安裝和使用不符合標準要求、參數選擇不當, 用戶負荷變化、人工取值不準等。主要有計量儀產生的誤差、使用條件變化引起的誤差、氣質條件引起的誤差。

 

　　自20世紀70年代以來, 我國開始引進國外先進的計量設備。并依據我國的計量設備以及技術進行改進, 研發出屬于自己的新型計量設備, 提高了天然氣計量設備的精度, 解決了計量儀使用過程中大量問題。盡管如此, 和發達的計量設備比較, 我國的計量設備仍然處在比較落后的處境。我國的天然氣流量計量一直以體積流量作為結算的依據, 而流量計量以差壓式的孔板流量計為主。雖然說它結構簡單、制造容易、安裝和使用、維護方便, 但存在著由許多因素引起的各種各樣的誤差, 如節流裝置設計、制造、安裝和使用不符合標準要求、參數選擇不當, 用戶負荷變化、人工取值不準等。主要有計量儀產生的誤差、使用條件變化引起的誤差、氣質條件引起的誤差。引起計量儀產生誤差的原因主要有孔板安裝、孔板彎曲、節流裝置內突出物。脈動流現象和超量程、流程頻繁波動問題是引起使用條件變化誤差的因素。而引起氣質條件誤差的因素主要是天然氣中的雜質、天然氣的含水量等等。保障天然氣計量的準確性, 能有效的避免企業之間的麻煩。解決天然氣計量的誤差問題, 能有效的加快我國天然氣行業的發展速度, 并保證天然氣的企業以及消費者之間的利益。

 

　　1、天然氣計量的誤差來源分析：

 

　　天然氣計量的誤差來源主要有幾個方面:計量儀表產生的誤差、使用條件變化引起的誤差、氣質條件引起的誤差。以下是對造成誤差的因素的分析。

 

　　由于天然氣計量中常采用孔板流量計, 所以對孔板加工的技術要求是十分嚴格的, 必須要嚴格符合標準中制定的規定。其中孔板的偏心和彎曲是主要因素。孔板流量計的加工過程十分的復雜, 加工過程一旦出現很微小的差別, 都會對天然氣的計量產生很大的影響。在孔板流量計的整個過程中產生的誤差來源主要有:孔板的安裝過程會產生變形, 那么必然會有變形帶來的誤差。有時變形引起的誤差竟然可達到3.5%。另外, 安裝的過程當中有時也會因為粗心忽略掉一些細微的細節。如密封墊圈內孔未能按照尺寸加工、墊片伸出環室, 干擾流體穩定的流動。還有節流裝置中深入管中的墊片、焊縫等也會引起測量的誤差。根據相關的實驗, 突出物在孔板中的位置不同時會引起不同程度的誤差。脈動流現象和超量程等產生使用條件誤差。管內的氣體流速和壓力發生突然變化造成脈動流現象, 從而引起差壓波動。此時計量就會產生較大誤差。這種情況產生的誤差有時可達20%左右。另外一方面, 由于四季溫度的不同, 會引發超量程。氣質誤差是由于天然氣中的雜志和含水量引起的。天然氣從地層中采集出來之后, 雖然經過很多道工序處理, 但由于處理的不徹底, 或是輸氣干線內的腐蝕物的影響, 以至于天然氣內含有很多的雜質。這些雜質會對孔板產生一定的沖刷和腐蝕, 從而產生計量誤差。當天然氣中含有水分時, 流量測量的不確度比較高。還有一些其他的誤差因素, 比如管道泄漏、人工破壞等。

　　2、天然氣計量誤差防止措施：

 

　　首先需要正確地加工和安裝計量儀表, 孔板的制作要按照標準, 并且節流裝置要留有一定的長度。孔板入口端面必須與管道軸線垂直, 其偏差不能超過1度。安裝孔板時要注意裝入管道的方向, 嚴禁反裝, 必須符合標準對不同軸度的公差的要求。安裝時禁止反向安裝孔板, 隨時注意壓差計的變化。其次消除脈動流, 脈動流對誤差的影響較大, 固此必須消除脈動流。采取的措施可以是將天然氣中的水分脫去, 降低壓差, 以及安裝脈動消除器等裝置。采用控水采氣, 保持氣井在不產地層水的條件下生產, 消除脈動源。采用高效分離器, 加強氣水分離等方法。至于人為引起的誤差, 應加強管理工作, 需要對設備進行周期性的檢查。在日常的生產中應定期對孔板進行清洗, 維修或撤換并且修正。在天然氣物性參數波動時應及時對測量誤差進行修正, ***好做到時時測量, 時時修正。確保至少每月一次清洗工作。同時, 也應定期排污, 防止管道發生泄漏。

1故障產生及分析
1.1站場介紹
  在這個計量分輸站里使用的是德國RMG公司生產的TRZ－03－LDN80G400ANSI600型天然氣流量計，現場工藝流程如圖1。

1.2天然氣流量計的工作原理
  流量計表體內部設置測量系統。測量元件上游安裝整流器，能夠充分消除氣體不規則流動引起的擾動和漩渦，使氣體平穩通過測量元件。氣體通過流量計，在流體作用下，葉輪在氣體作用下產生旋轉運動，通過渦輪桿和磁耦合系統傳至表頭，葉輪旋轉經
過齒輪機構被減速，減速比通過適當的調節齒輪進行調整，用機械計數器顯示出工況條件下的體積流量，同時，輸出相應的低脈沖信號。天然氣流量計裝有一個凸狀輔助葉輪，與渦輪系統共軸，與主葉輪同步工作。主葉輪和輔助葉輪分別裝有感應式高頻脈沖信號發生器HF3和HF2，能輸出高頻脈沖信號給流量計算機(如圖2所示)。

1.3故障的發生
  故障是這樣發現的，根據生產單位貿易交接計量內部管理規定每個月要對下游做一個氣量統計和輸差分析，2009年2、3兩個月里，根據下游匯報的氣量統計表計算出輸差都在－5%，根據計量管理規定要求輸差不得超過±3%，由此判斷此天然氣流量計有問題，將流量計拆卸下來后，通過外觀檢查并沒有發現里面的零部件出現什么故障，葉輪、軸承等精密設備沒有發現粉碎和破損現象，但是經過標定，發現流量計確實誤差很大。標定數據如表1、表2所示。

1.4故障原因的分析
  經過分析主要由以下三個方面導致天然氣流量計誤差。
(1)工藝流程操作的不合理
  根據圖1可以看到流量計前后有兩個閥門，做生產工藝流程切換時主要就是這兩個閥門的開關操作，在工藝上這兩閥門都是球閥，一般閥門2這個位置安裝的是電動球閥，閥門1位置安裝的是手動球閥，操作員在做流程操作時對閥門1和閥門2的開閥速度控制不好導致了天然氣流量計瞬間產生高流速致使內部葉輪打碎或其他零部件故障，致使流量計不能正常工作。
(2)下游用戶用氣量不穩
  有的時候在正常向下游供氣，并且用氣量不大時，而且與下游門站距離很近的情況下，若下游用戶突然瞬間加大用氣量必然導致流量計后到下游門站這段管道壓力瞬間降低產生很大壓差，這時根據流體力學原理大量的天然氣會向下游補充，致使天然氣流量計會瞬間增加轉速而且這個轉速超出它的額定工作轉速，這樣就會使某個零部件故障，這種由于下游用氣量不穩定，產生突發性壓差也會導致天然氣流量計故障。
(3)氣質的影響
  此計量分輸站是一個陜京線過路分輸計量中間站，除了滿足下游用戶供氣外，夏季通過干線管道正輸向儲氣庫注氣，冬季反輸從儲氣庫采氣，但是冬季從儲氣庫采氣氣質較差，天然氣里面夾雜著雜質，雖然工藝設計在流量計前加了分離器但是有時還是不能完全將天然氣進化干凈，這些氣體中的雜質顆粒就會頻繁擊打葉輪等零部件，時間長了就會造成部分零部件損壞或位置偏移，導致計量不準確。
2解決辦法
2.1更換流量計內部損壞部件后重新檢定經過對流量計內部更換磁耦合器和齒輪后標定結果如表3、表4所示。

2.2預防措施
(1)工藝流程操作的調整
  操作員在做流程操作時，先確認閥門2是否關閉，如果沒有關閉要先關閉閥門2，然后緩慢用手動開啟閥門1開啟時間大約5min，尤其是剛開啟時越緩慢越好，開閥過快使管線內形成速度極快的渦流沖擊渦輪系統，整流器不能在很短的時間內調整急速狀態中的氣體流態，葉輪被極不規則的氣流沖擊造成損壞，同時軸承也因此微變，渦輪系統原有的動平衡被
破壞。讓氣體通過天然氣流量計速度不要超過25m/s，zui大過負荷不超過30s，zui大流量不超過1.2qmax，讓閥門1和閥門2之間的管段緩慢沖壓。
上游壓力與閥門1和閥門2之間的管段沖壓完成后，緩慢用手動開啟閥門2，開啟閥門2所用時間根據下游需要沖壓管線的長度1km內4min為好，超過1km在4～8min內調整。尤其是剛開啟時越緩慢越好，避免瞬間產生高流速致使渦輪內部葉輪損壞。閥門2決不能使用電動方式，除非需要緊急關斷才使用
電動方式。
(2)下游用戶用氣量的穩定
  下游非正常用氣也是導致渦輪損壞原因之一。如果下游用戶的場站和我們的場站非常近，影響因素更大。所以我們與下游用戶簽定穩定供氣和用氣協議。
其中對下游用戶的操作提出要求，如果下游場站出現緊急關斷情況，啟輸的操作步驟參考我方新編的操作規程，避免管道內流速的突然增加。如果下游是大的用氣單位，其啟輸的操作步驟也要參考我方編制的操作流程。這樣可以根本上解決下游用氣突然增加出現的瞬間大流量可能對天然氣流量計造成的損壞。
(3)增加過濾效果
  在流量計前加了過濾器并提高過濾器的濾芯技術指標，使天然氣進化的更干凈，避免氣體中的雜質顆粒打擊葉輪時造成的損壞。
  經過半年的觀察，與下游氣量對比天然氣流量計工作正常，目前在天然氣流量計的工藝流程的設計里都取消了對天然氣流量計的旁通流程設計，筆者認為這種設計不應該取消，應該增加天然氣流量計自診斷功能這樣可以隨時判斷天然氣流量計工作是否正常。天然氣流量計的日常維護工作每30天注油一次，在氣質較差的情況下增加注油次數，以保證軸承充分潤滑，渦輪系統動平衡保持***佳狀態。

 

　　3、結語：

 

　　影響天然氣計量誤差的因素主要為計量儀產生的誤差、使用條件變化引起的誤差、氣質條件引起的誤差。針對這些誤差應采取相應的措施去防止計量誤差。隨著社會的發展, 對天然氣的需求量也在大大增加, 天然氣計量的準確性影響著貿易的公平性。同時, 計量的準確性也有利于天然氣的發展, 也是綠色經濟發展急需解決的問題。