劉金

國家管網(wǎng)集團廣東省管網(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)運營(yíng)管理的重要環(huán)節。介紹了輸差的概念，分析了輸差產(chǎn)生的原因，據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(wèn)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

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

單點(diǎn)輸差為某一個(gè)交接計量點(diǎn)的輸差，即某個(gè)計量點(diǎn)在同一時(shí)間段中的計量差值，是天然氣輸送最常見(jiàn)的一種輸差統計形式[1]。系統輸差是整個(gè)天然氣管網(wǎng)的輸差，綜合考慮了接氣計量、輸氣計量、管網(wǎng)儲氣變化量、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，對提高管輸企業(yè)經(jīng)濟效益有重要的作用。

1  系統輸差的計算

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

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為計量開(kāi)始點(diǎn)的儲氣量；V2為計量結束點(diǎn)的儲氣量；ΔV 為管網(wǎng)儲氣變化量（后面已列出計算公式）；計量單位均為m3。

正常情況下，Q1和Q2均采用日常交接并簽單確認的計量數據，即Q2為上游給管輸企業(yè)的計量憑證，Q1為管輸企業(yè)給下游的計量憑證。Q3、Q4、Q5相對數值太小暫忽略不計，通過(guò)式（1）可以粗略計算每日輸差，然后以一周或一月為周期進(jìn)行數據對比，分析輸差的變化規律，以便于找出引起輸差變化的根源并采取相應控制措施。

2  輸差原因分析

2.1  計量器具誤差

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

（1）計量設備選型不合理。初期對下游用戶(hù)的提氣能力估計不足，計量設備選型不合理，導致計量偏差。如廣東省管網(wǎng)公司去電廠(chǎng)的流量計選用量程較大，當電廠(chǎng)僅鍋爐用小流量（瞬時(shí)流量以幾百方每小時(shí)計）時(shí)則流量計計量不準確，需要以下游計量為準或進(jìn)行估算。

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

（3）臟污雜質(zhì)堆積影響。隨著(zhù)流量計使用時(shí)間增長(cháng)，臟污雜質(zhì)在管道內和超聲波探頭上慢慢堆積，會(huì )影響超聲波流量計的計量精度：①流量計表體的有效內徑變小，計量結果偏大；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(cháng)度使傳播時(shí)間變短，導致計量結果偏大（經(jīng)腐蝕清洗后流量計的內徑增大，又會(huì )造成計量結果偏�。�；③上游直管段的表面和表體內壁粗糙度變化使流速分布發(fā)生變化，影響計量結果的準確性。有研究表明，臟污雜質(zhì)的堆積對直徑較小的超聲波流量計影響更大。

（4）壓力和溫度變送器的影響。溫度和壓力是否測量準確直接影響天然氣計量精度。實(shí)驗表明，溫度或壓力測量偏差可使標準參比條件下天然氣體積誤差高達±0.5%。

2.2  儲氣變化量誤差

管網(wǎng)儲氣變化量ΔV與管網(wǎng)管段總容積、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)計量管段總容積，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)管道內氣體平均壓力（絕），MPa；P2為終止點(diǎn)管道內氣體平均壓力（絕），MPa；Z1、Z2為對應P1、P2時(shí)的氣體壓縮因子。

（1）氣體平均溫度T計量誤差。不能選取氣體靜態(tài)點(diǎn)的溫度，因為該點(diǎn)溫度受外界影響較大，而應選取動(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計量誤差。讀取壓力值時(shí)應保證壓力儀表運行正常。

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

2.3  管理因素

（1）人為原因。未能及時(shí)發(fā)現管道系統泄漏和儀表故障，巡檢驗漏不仔細以及發(fā)現問(wèn)題后未及時(shí)整改，計算輸差時(shí)粗心大意。

（2）管線(xiàn)原因。施工安裝質(zhì)量不達標造成閥門(mén)、儀表管閥件、管道焊接處等泄漏，因腐蝕穿孔導致泄漏等。

（3）計量器具。未能按規定對計量器具開(kāi)展定期檢驗和維保。

3  輸差的控制措施

3.1  改進(jìn)計量管理

（1）設計階段的計量管理。優(yōu)化輸氣工藝設計及計量設備選型。對用戶(hù)當前和未來(lái)提氣能力要充分掌握和預判，設計合適的輸氣壓力、計量管徑等，溫度變送器、壓力變送器盡量選用高精度儀表以保證準確計量。

（2）施工階段的計量管理。公司目前所用計量設施均為撬裝設備，預制時(shí)超聲波流量計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)達到儀表精度要求。安裝過(guò)程中應做好預留管口的封堵，防止灰塵進(jìn)入，通過(guò)控制焊接工藝和清理管道內焊渣等措施，避免雜質(zhì)污染流量計探頭。

（3）運行階段的計量管理。①定期檢定流量計、溫度變送器、壓力變送器等關(guān)鍵儀表，加強日常維護保養，對流量計算機出現報警等異常情況及時(shí)上報計量工程師處理；②加裝比對計量設施，對上下游計量進(jìn)行比對。當發(fā)現上游表具計量偏差較大時(shí)，應及時(shí)要求上游氣源單位出具表具檢驗年度報告。同時(shí)在分輸站下游設置比對計量設施，以便及時(shí)發(fā)現輸差；③定期對計量支路進(jìn)行切換，切換前先進(jìn)行計量比對，切換后密切關(guān)注系統輸差的變化。

3.2  加強運行管理

采用數據監控與采集系統（SCADA系統）加強管線(xiàn)輸差的實(shí)時(shí)監控，實(shí)現對所有站場(chǎng)及閥室的生產(chǎn)數據實(shí)時(shí)采集、對管線(xiàn)運行參數的自動(dòng)采集及控制。若壓力、溫度、氣體檢測、流量等參數出現異常，系統自動(dòng)報警，可及時(shí)發(fā)現泄漏異常并觸發(fā)管道截斷隔離功能，減少泄漏損耗。加強管道內檢測工作，確保管道完整性以防泄漏。落實(shí)站場(chǎng)和管線(xiàn)巡檢制度，杜絕管道損壞泄漏。最大程度減少放空損耗。嚴格考核制度，設置獎懲措施，提高員工參與輸差控制的積極性，及時(shí)發(fā)現并處理漏點(diǎn)。

3.3  簽訂代輸協(xié)議

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

3.4  應用創(chuàng )新計量技術(shù)

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

4  結束語(yǔ)

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

參考文獻：

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

[2]張書(shū)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，中級工程師，在國家管網(wǎng)集團廣東省管網(wǎng)有限公司擔任調度工程師，主要從事天然氣長(cháng)輸管道生產(chǎn)運行調度方面的工作。聯(lián)系方式：13928854591，ljbox163@163.com。