輸氣管道接輸差率分析

摘 要

摘要：介紹了天津市輸氣管道計量概況，分析了門站計量表、高-中壓調壓計量站的計量情況及壓縮因子對計量準確度的影響，提出了降低計量誤差的措施。關鍵詞：輸氣管道計量；接輸差；接輸
摘要：介紹了天津市輸氣管道計量概況，分析了門站計量表、高-中壓調壓計量站的計量
情況及壓縮因子對計量準確度的影響，提出了降低計量誤差的措施。
關鍵詞：輸氣管道計量；接輸差；接輸差率；計量管理；供銷差
Analysis on Difference Rate between Inlet Volume and Outlet Volume of Gas Transmission Pipeline
LIU Yiming
Abstract：The general metering situation for gas transmission pipeline in Tianjin is introduced. The metering situation at city gate station and high-medium pressure regulator station as well as the influence of compression factor on metering accuracy are analyzed. Measures for reducing metering errors are proposed.
Key words：gas transmission pipeline metering；difference between inlet volume and oufiet volume；difference rate between inlet volume and outlet volume；metering management；difference between supply and marketing
1 概述
    輸氣管道接輸差即從上游接氣量與管道上各高-中壓調壓站輸氣量之差，接輸差與接氣量之比稱為接輸差率。燃氣企業接輸差或供銷差較大，直接影響了企業經濟效益，因此，各燃氣公司對此都非常重視[1]。天津市的城市燃氣經過20世紀80年代的“三年氣化”及90年代末期的陜氣進京建設，目前擁有8000km地下管網，其中輸配分公司管轄范圍內有24座高-中壓調壓站、515座中-低壓調壓站、167臺中-低壓調壓柜及858臺中-低壓調壓箱。
   輸配分公司管理的4條輸氣管道納入集團公司封閉計量考核范圍，即“45km輸氣管道”及南、北半環輸氣管道(見圖1，圖中所標壓力為運行壓力)。“45km輸氣管道”是指由大港門站至津沽罐站DN 400mm管道及津沽罐站至大港公用局DN 500mm管道，設計壓力、運行壓力均為0.8MPa，兩條管道長度各約45km。南半環是指由陜津集輸門站沿外環線以南至衛國道高-中壓調壓站的管道，設計壓力、運行壓力均為0.8MPa，長度為37.16km。北半環是指由陜津集輸門站沿外環線以北至衛國道高-中壓調壓站及泰華燃氣、東麗湖高-中壓調壓站的管道，設計壓力為2.5MPa，運行壓力為1.6MPa，長度為66km。
    45km輸氣管道經過打擊盜氣專項治理及計量專項治理，由2003年以前接輸差率15%降至最近3年始終在3%以內。2008年全年南、北半環總接輸差率為7.75%。輸氣管道接輸差率直接影響到燃氣企業的經濟效益，為此我們強化長輸高壓管道的統計分析，利用生產運行管理系統的地理信息系統GIS、數據采集與監控系統SCADA，實現對長輸高壓管道的實時動態管理，確保長輸高壓管道接輸差率逐漸降低。
 

2 輸氣管道計量概況
    集團公司對輸配分公司輸氣管道考核的源頭計量表是陜津集輸門站對南、北半環供氣的3臺孔板流量計及大港門站對45km輸氣管道供氣的孔板流量計。源頭計量表選用孔板流量計，其優點是應用技術成熟，儀表無可動部件，工作可靠。而且這與油田的計量表選型一致，便于計量對比校核。但孔板流量計量程比小，一般為10：1。輸氣管道上各高-中壓調壓站普遍采用渦輪流量計，這主要因為氣體渦輪流量計屬于速度式流量計，它是利用置于氣體中的葉輪的旋轉角速度與氣體流速的函數關系來計量，通過測量葉輪的轉速來反映通過管道的氣體體積流量，其準確度高、流量范圍寬、重復性及穩定性好，通過流量積算儀和溫度壓力傳感器組成一體化結構，可對體積流量進行在線修正補償，在中、大流量范圍內有較高性價比。
3 大港門站源頭計量表計量分析
    大港門站冬季日供氣量達到(60～70)×104m3/d，而夏季日供氣量在(20～30)×104m3/d，其季節性日供氣量差別較大。因此我們對大港門站每臺孔板流量計選用了2塊孔板。對DN 350mm管道上孔板流量計，當孔板開孔直徑為170mm時，設計額定流量在(0.4～4)×104m3/h，日供氣量為95×104m3/d；當孔板開孔直徑為122mm時，設計額定流量為(0.2～2)×104m3/d，日供氣量為47×104m3/d。對DN 200mm管道上孔板流量計，當孔板開孔直徑為75mm時，設計額定流量為(0.04～0.4)×104m3/d，日供氣量為9×104m3/d；當孔板開孔直徑為122mm時，設計額定流量為(0.20～2.06)×104m3/h，日供氣量為49×104m3/d。冬季DN350mm孔板流量計實際流量一般在(0.5～3.3)×104m3/h范圍，我們使用大孔板；夏季DN 350mm孔板流量計實際流量一般在(0.3～1.5)×104m3/h范圍，因此我們使用小孔板。這樣確保了冬季計量不超量程，夏季不丟失數據。DN 200mm管道上孔板流量計是針對大港門站供應石油伴生氣時設計的單獨管道，使用時間很短暫，我們根據實際供氣量使用大孔板或小孔板，滿足實際供氣計量需要。
4 高-中壓調壓站計量分析
    目前天津市各高-中壓調壓站用氣流量變化范圍大，其日用氣、月用氣不均勻性非常突出。為分析查找造成南、北半環接輸差率居高不下的原因，自2009年8月4日至14日，我們對南、北半環進行了測試比對分析，測試分3個方案。方案1：斷開并分別測試45km輸氣管道、南、北半環輸氣管道供氣情況；方案2：測試津漢公路、茶金路沿途用氣情況；方案3：測試金鐘站用氣情況。測試期間，為減少測試系統誤差，我們派人對27個站點每15min同時計數，同時我們參照SCADA系統數據進行對比分析。通過集中測試、對比分析，我們發現各站實際流量均處于計量表下限運行，造成了一定的計量誤差。
    例如，津濱高-中壓調壓站有4臺型號為LWQ-A-2500的渦輪流量計，工況流量量程為125～2500m3/h，精度等級為1級，運行2臺。工況流量是指在管道介質運行壓力及溫度條件下的流量。從2009年8月4日10：00至8月5日10：00津濱高-中壓調壓站測試統計數據看，其計量表內天然氣溫度為22.4～22.9℃，壓力為0.56～0.80MPa。18：00為用氣高峰，瞬時流量為948m3/h；而凌晨1：00—6：00為用氣低谷，瞬時流量為30m3/h左右。部分測試數據見圖2。
 

    由圖2可見，津濱高-中壓調壓站實際最大瞬時流量與流量計量程的最大流量之比為948/2500=37.9%；實際最小瞬時流量與流量計量程的最小流量之比為30/125=24%。流量在125～2500m3/h范圍時，儀表計量精度處于設計值。當流量小于125m3/h時，由于其儀表特性曲線急劇下滑，迅速偏離設計精度指標。起步流量一般小于最小流量的1/5，約為25m3/h左右。實際測試的最大流量為948m3/h，是量程上限的37.9%，遠低于連續工作儀表上限流量。而凌晨1：00—6：00的流量持續在30m3/h左右，僅略高于流量計的起步流量，沒有達到計量精度，這會造成計量氣量丟失，更談不上保證計量精度。
    這就需要我們根據不同季節、不同時段管網負荷的峰谷情況，調整供氣工況。例如對河東區域供氣的衛國道高-中壓調壓站、津濱高-中壓調壓站、張貴莊高-中壓調壓站，我們通過適當調低衛國道高-中壓調壓站、津濱高-中壓調壓站調壓器出口壓力、關閉壓力，即衛國道高-中壓調壓站、津濱高-中壓調壓站調壓器出口壓力為0.095MPa，關閉壓力為0.12MPa，張貴莊高-中壓調壓站調壓器出口壓力為0.11MPa，關閉壓力為0.14MPa。通過調整調壓器參數來實現高-中壓調壓站間大小流量自動切換，即用氣低峰時僅張貴莊高-中壓調壓站給河東區域供氣，用氣高峰時，衛國道高-中壓調壓站、津濱高中壓調壓站、張貴莊高-中壓調壓站同時供氣，這樣可以有效避免高-中壓調壓站流量計每天小流量數據丟失問題。對給河北區供氣的金鐘高-中壓調壓站，我們采用一臺大調壓器及一臺小調壓器并聯運行，適當調低大調壓器出口壓力、關閉壓力，即大調壓器出口壓力為0.095MPa，關閉壓力為0.12MPa，小調壓器出口壓力為0.12MPa，關閉壓力0.15MPa，這樣用氣低峰時僅小調壓器供氣，用氣高峰時，大、小兩組調壓器同時供氣，這樣提高計量精度，并且避免由于僅大調壓器供氣造成調壓器頻繁開啟關閉產生氣體脈動流導致的計量誤差。
5 壓縮因子對接輸差率的影響
    天然氣壓縮因子是天然氣性質偏離理想氣態方程而導入的修正系數，壓縮因子不僅受氣體溫度、壓力影響，而且隨天然氣組成變化。由天然氣組成變化引起的密度、壓縮因子變化，將影響計量準確度。因此必須實時計算其數值。
    對孔板流量計，我們選用FC2000-IA流量計算機作為二次儀表，它可以完成多種補償運算，對溫度、壓力、濕度、密度、組成進行補償。每季度我們輸入天然氣組成，由流量計算機對流出系數、膨脹系數、壓縮因子等參數作為動態量進行實時逐點運算。對渦輪流量計，我們采取輸入氮氣、二氧化碳含量及天然氣相對密度，由渦輪流量計自動完成壓縮因子補償運算。天津北半環運行壓力是1.6MPa，開啟渦輪流量計壓縮因子補償運算功能，不僅計算準確有效，也使輸氣管道接輸差率降低。
6 強化計量管理，降低接輸差率
    在輸氣管道的計量管理上，為有效降低接輸差率，對大港門站源頭計量表，我們與大港油田堅持每年對雙方計量表進行強檢一次，每季度將門站比對表與大港油田結算表同步進行天然氣組成設定，每天由專人分析確認大港油田結算表與門站比對表計量數據，若發現計量誤差較大，則立即溝通協商。2009年我方接收比對表與大港油田結算表全年累計計量氣量相對誤差為0.6%。對各高-中壓調壓站計量表我們堅持每兩年進行強檢一次，每天由專人對計量表進行巡檢，發現問題及時報修。為確保接輸差率月報表準確無誤，防止少報誤報，每月中旬及月底結算日我們對45km輸氣管道及南、北半環輸氣管道沿線的重點用戶進行檢查，不定期與銷售公司聯合對各高-中壓調壓站計量表進行檢查，與銷售公司加強信息交流溝通，及時發現并解決問題。每月我們還合理計算由于帶氣搶修作業造成的天然氣損失量。由于采取措施得當，2010年上半年南、北半環及45km輸氣管道接輸差率總計僅0.94%。
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(本文作者：劉毅明 天津市燃氣集團有限公司 輸配分公司 天津 300191)