劉金

國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)廣東省管網(wǎng)有限公司

摘要：天然氣管網(wǎng)輸差控制水平直接反映管道的運(yùn)行狀態(tài)及管道安全管理能力，輸差控制是管輸企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的重要環(huán)節(jié)。介紹了輸差的概念，分析了輸差產(chǎn)生的原因，據(jù)此提出降低輸差率的控制措施，為改進(jìn)天然氣管網(wǎng)輸差問題提供參考。

關(guān)鍵詞：天然氣管網(wǎng)；輸差分析；輸差控制措施；超聲波流量計(jì)

輸差是指在一定時(shí)間內(nèi)流體介質(zhì)在輸送過程中輸出貿(mào)易計(jì)量值與輸入貿(mào)易計(jì)量值的差值，主要分為單點(diǎn)輸差和系統(tǒng)輸差，是管輸企業(yè)氣量盈虧的直觀體現(xiàn)。

單點(diǎn)輸差為某一個(gè)交接計(jì)量點(diǎn)的輸差，即某個(gè)計(jì)量點(diǎn)在同一時(shí)間段中的計(jì)量差值，是天然氣輸送最常見的一種輸差統(tǒng)計(jì)形式[1]。系統(tǒng)輸差是整個(gè)天然氣管網(wǎng)的輸差，綜合考慮了接氣計(jì)量、輸氣計(jì)量、管網(wǎng)儲(chǔ)氣變化量、生活和生產(chǎn)用氣量、空氣量、損耗量等�？茖W(xué)分析輸差產(chǎn)生原因并采取有效措施降低輸差率，對(duì)提高管輸企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要的作用。

1  系統(tǒng)輸差的計(jì)算

在相同時(shí)間段內(nèi)，不考慮其他因素，單一條件下系統(tǒng)輸差ΔQ的計(jì)算公式為：

ΔQ=（Q1+Q3+Q4+Q5+V2）－（Q2+V1）= Q1－Q2+Q3+Q4+Q5+ΔV    （1）

式中Q1為總輸氣量；Q2為總進(jìn)氣量；Q3為總生活和生產(chǎn)用氣量；Q4為總放空氣量；Q5為管道損耗量；V1為計(jì)量開始點(diǎn)的儲(chǔ)氣量；V2為計(jì)量結(jié)束點(diǎn)的儲(chǔ)氣量；ΔV 為管網(wǎng)儲(chǔ)氣變化量（后面已列出計(jì)算公式）；計(jì)量單位均為m3。

正常情況下，Q1和Q2均采用日常交接并簽單確認(rèn)的計(jì)量數(shù)據(jù)，即Q2為上游給管輸企業(yè)的計(jì)量憑證，Q1為管輸企業(yè)給下游的計(jì)量憑證。Q3、Q4、Q5相對(duì)數(shù)值太小暫忽略不計(jì)，通過式（1）可以粗略計(jì)算每日輸差，然后以一周或一月為周期進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，分析輸差的變化規(guī)律，以便于找出引起輸差變化的根源并采取相應(yīng)控制措施。

2  輸差原因分析

2.1  計(jì)量器具誤差

天然氣計(jì)量器具種類較多，主要包括計(jì)量時(shí)的溫度變送器、壓力變送器、流量計(jì)和色譜分析儀等。由于計(jì)量?jī)x表都存在一定的偏差，接輸氣計(jì)量點(diǎn)越多，偏差不斷累積則計(jì)量誤差越大，導(dǎo)致系統(tǒng)輸差出現(xiàn)較大偏差。

（1）計(jì)量設(shè)備選型不合理。初期對(duì)下游用戶的提氣能力估計(jì)不足，計(jì)量設(shè)備選型不合理，導(dǎo)致計(jì)量偏差。如廣東省管網(wǎng)公司去電廠的流量計(jì)選用量程較大，當(dāng)電廠僅鍋爐用小流量（瞬時(shí)流量以幾百方每小時(shí)計(jì)）時(shí)則流量計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)確，需要以下游計(jì)量為準(zhǔn)或進(jìn)行估算。

（2）安裝距離不滿足要求。超聲波流量計(jì)沒有選擇合適的安裝位置，其上下游直管段長(zhǎng)度不滿足要求將造成計(jì)量差異。

（3）臟污雜質(zhì)堆積影響。隨著流量計(jì)使用時(shí)間增長(zhǎng)，臟污雜質(zhì)在管道內(nèi)和超聲波探頭上慢慢堆積，會(huì)影響超聲波流量計(jì)的計(jì)量精度：①流量計(jì)表體的有效內(nèi)徑變小，計(jì)量結(jié)果偏大；②超聲波探頭表面堆積較多臟污雜質(zhì)，減少了超聲波傳輸長(zhǎng)度使傳播時(shí)間變短，導(dǎo)致計(jì)量結(jié)果偏大（經(jīng)腐蝕清洗后流量計(jì)的內(nèi)徑增大，又會(huì)造成計(jì)量結(jié)果偏�。�；③上游直管段的表面和表體內(nèi)壁粗糙度變化使流速分布發(fā)生變化，影響計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。有研究表明，臟污雜質(zhì)的堆積對(duì)直徑較小的超聲波流量計(jì)影響更大。

（4）壓力和溫度變送器的影響。溫度和壓力是否測(cè)量準(zhǔn)確直接影響天然氣計(jì)量精度。實(shí)驗(yàn)表明，溫度或壓力測(cè)量偏差可使標(biāo)準(zhǔn)參比條件下天然氣體積誤差高達(dá)±0.5%。

2.2  儲(chǔ)氣變化量誤差

管網(wǎng)儲(chǔ)氣變化量ΔV與管網(wǎng)管段總?cè)莘e、天然氣溫度、壓力和壓縮因子有關(guān)系，其關(guān)系式為：

V為管網(wǎng)計(jì)量管段總?cè)莘e，m3；T0取293.15， K；P0取0.101325， MPa；T為氣體平均溫度，K；P1為起始點(diǎn)管道內(nèi)氣體平均壓力（絕），MPa；P2為終止點(diǎn)管道內(nèi)氣體平均壓力（絕），MPa；Z1、Z2為對(duì)應(yīng)P1、P2時(shí)的氣體壓縮因子。

（1）氣體平均溫度T計(jì)量誤差。不能選取氣體靜態(tài)點(diǎn)的溫度，因?yàn)樵擖c(diǎn)溫度受外界影響較大，而應(yīng)選取動(dòng)態(tài)點(diǎn)的溫度（即天然氣流動(dòng)時(shí)的溫度），且需取管網(wǎng)同一時(shí)間點(diǎn)的溫度。

（2）氣體平均壓力P1、P2計(jì)量誤差。讀取壓力值時(shí)應(yīng)保證壓力儀表運(yùn)行正常。

（3）氣體壓縮因子Z1、Z2計(jì)算誤差。一般根據(jù)美國(guó)加利福尼亞天然氣協(xié)會(huì)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。在其他條件不變的情況下，壓力越大壓縮因子越小。壓縮因子計(jì)算精度對(duì)輸差計(jì)算結(jié)果影響較大。

2.3  管理因素

（1）人為原因。未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道系統(tǒng)泄漏和儀表故障，巡檢驗(yàn)漏不仔細(xì)以及發(fā)現(xiàn)問題后未及時(shí)整改，計(jì)算輸差時(shí)粗心大意。

（2）管線原因。施工安裝質(zhì)量不達(dá)標(biāo)造成閥門、儀表管閥件、管道焊接處等泄漏，因腐蝕穿孔導(dǎo)致泄漏等。

（3）計(jì)量器具。未能按規(guī)定對(duì)計(jì)量器具開展定期檢驗(yàn)和維保。

3  輸差的控制措施

3.1  改進(jìn)計(jì)量管理

（1）設(shè)計(jì)階段的計(jì)量管理。優(yōu)化輸氣工藝設(shè)計(jì)及計(jì)量設(shè)備選型。對(duì)用戶當(dāng)前和未來提氣能力要充分掌握和預(yù)判，設(shè)計(jì)合適的輸氣壓力、計(jì)量管徑等，溫度變送器、壓力變送器盡量選用高精度儀表以保證準(zhǔn)確計(jì)量。

（2）施工階段的計(jì)量管理。公司目前所用計(jì)量設(shè)施均為撬裝設(shè)備，預(yù)制時(shí)超聲波流量計(jì)所在位置距上游直管段必須大于10倍管徑以上，下游直管段必須大于5倍管徑以上，以保證天然氣的流態(tài)達(dá)到儀表精度要求。安裝過程中應(yīng)做好預(yù)留管口的封堵，防止灰塵進(jìn)入，通過控制焊接工藝和清理管道內(nèi)焊渣等措施，避免雜質(zhì)污染流量計(jì)探頭。

（3）運(yùn)行階段的計(jì)量管理。①定期檢定流量計(jì)、溫度變送器、壓力變送器等關(guān)鍵儀表，加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)流量計(jì)算機(jī)出現(xiàn)報(bào)警等異常情況及時(shí)上報(bào)計(jì)量工程師處理；②加裝比對(duì)計(jì)量設(shè)施，對(duì)上下游計(jì)量進(jìn)行比對(duì)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)上游表具計(jì)量偏差較大時(shí)，應(yīng)及時(shí)要求上游氣源單位出具表具檢驗(yàn)?zāi)甓葓?bào)告。同時(shí)在分輸站下游設(shè)置比對(duì)計(jì)量設(shè)施，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸差；③定期對(duì)計(jì)量支路進(jìn)行切換，切換前先進(jìn)行計(jì)量比對(duì)，切換后密切關(guān)注系統(tǒng)輸差的變化。

3.2  加強(qiáng)運(yùn)行管理

采用數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）加強(qiáng)管線輸差的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有站場(chǎng)及閥室的生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、對(duì)管線運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)采集及控制。若壓力、溫度、氣體檢測(cè)、流量等參數(shù)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)泄漏異常并觸發(fā)管道截?cái)喔綦x功能，減少泄漏損耗。加強(qiáng)管道內(nèi)檢測(cè)工作，確保管道完整性以防泄漏。落實(shí)站場(chǎng)和管線巡檢制度，杜絕管道損壞泄漏。最大程度減少放空損耗。嚴(yán)格考核制度，設(shè)置獎(jiǎng)懲措施，提高員工參與輸差控制的積極性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理漏點(diǎn)。

3.3  簽訂代輸協(xié)議

擬與上游氣源單位簽訂協(xié)議，當(dāng)接氣點(diǎn)上游計(jì)量大于管網(wǎng)公司計(jì)量1%時(shí)，以管網(wǎng)公司計(jì)量為準(zhǔn)，以防止計(jì)量不準(zhǔn)導(dǎo)致輸差過大。通過合同手段盡量避免總進(jìn)氣量Q2超過合理范圍，可控制氣量虧損提高公司經(jīng)濟(jì)效益。

3.4  應(yīng)用創(chuàng)新計(jì)量技術(shù)

天然氣計(jì)量交接主要通過體積計(jì)量交接、質(zhì)量計(jì)量交接、熱值計(jì)量交接三種方式。相比而言熱值計(jì)量是更為科學(xué)和公平的計(jì)量方式，目前西歐和北美已普遍應(yīng)用，成為當(dāng)今天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展方向[2]。而國(guó)內(nèi)大多仍采用體積計(jì)量交接，應(yīng)加快計(jì)量技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，將熱值計(jì)量作為今后發(fā)展方向。

4  結(jié)束語

輸差是天然氣管輸企業(yè)重要的生產(chǎn)指標(biāo)之一，也是企業(yè)氣量盈虧的重要影響因素。改進(jìn)和規(guī)范計(jì)量管理，加強(qiáng)生產(chǎn)運(yùn)行管理，杜絕跑冒滴漏，有效控制輸差，進(jìn)而提高企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理水平。目前，通過與上游單位簽訂代輸協(xié)議來控制虧損實(shí)際操作存在一定困難，而熱值計(jì)量推廣應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱正陽，梁平，徐春碧.天然氣輸差問題及其解決方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2006(07)：60-62+16.

[2]張書麗，尤永建.天然氣輸差的產(chǎn)生原因及降低途徑[J].天然氣與石油，2005(03)：20-22.

作者簡(jiǎn)介：劉金，1986年生，本科學(xué)歷，中級(jí)工程師，在國(guó)家管網(wǎng)集團(tuán)廣東省管網(wǎng)有限公司擔(dān)任調(diào)度工程師，主要從事天然氣長(zhǎng)輸管道生產(chǎn)運(yùn)行調(diào)度方面的工作。聯(lián)系方式：13928854591，ljbox163@163.com。