浅议天然气计量误差及解决途径探讨

赵海霞

摘 要：可持续发展理念不断深化，低效高污染的煤炭逐渐被天然气所取代，其本身具有燃烧效率高、清洁环保等优点，在工业生产、化工产业等方面作为优质原料和高效燃料，有着广泛应用。在天然气生产、集输过程中，流量计量是非常重要的工作，如果存在计量误差，会影响燃气公司和用户的切身利益。本文对天然气计量误差的原因进行了分析，提出了有效的改进对策。

关键词：天然气;计量;误差

在我国天然气行业一般都是采用体积流量对天然气产品进行计量，采用的是差压式孔板流量计，不仅安装方便，稳定可靠，而且维护相对简单。自20世纪70年代，结合我国的实际需求，在国外先进设备的基础上，自主研发了新的天然气计量设备，提升了计量的精度和稳定性，不过在实际计量中，同样有误差的存在，需要做好分析和解决。

1 天然气计量误差产生的原因

1.1 计量仪表

在当前的天然气流量计量中，采用的是孔板流量计，其对于孔板的加工有着非常严格的技术要求，必须严格依照相应的技术规范进行，不然就可能会带来计量误差问题。一是孔板弯曲，其本身需要考虑孔板的安装和维修问题，在这种情况下，孔板会出现一定的弯曲变形，进而导致比较巨大的计量误差，最大可以达到3.5%;二是孔板安装，应该在保证正常安装的基础上，注重细节部分，否则就可能出现较大的计量误差。例如，导压管走向不合理，使得无法对差压进行有效传导;密封垫片的加工不合理，垫片伸出环室，对于天然气传输的稳定性造成干扰;三是节流装置问题，主要指节流装置内的突出物，包括垫片、焊缝等，其同样会导致一定的计量误差，误差的大小由突出物的位置、长度等决定。相关研究表明，如果突出物位于孔板上游管径2倍位置，误差最大，当突出物存在于孔板下游位置时，计量误差较小。

1.2 使用条件

一般情况下，设备和仪器在使用过程中会受到外界因素的影响，因此，当使用条件发生变化时，天然气计量就可能会出现误差。例如，在天然气运输过程中，如果气体出现突然的压力或者流速变化，则可能会产生相应的差压波动，进而引发脉动流，如果在节流装置中，出现了比较明显的脉动流现象，则可能会引发较大的计量误差。相关调查数据显示，脉动流引发的误差问题最大可以达到20%～30%;又如，季节的变化会导致天然气用量的变化，进而导致超量程的问题。以蒸汽计量为例，对其在不同季节的流量变化进行对比，可以明显看出，冬季流量大而夏季流量小，在这种情况下，可能会存在天然气实际流量超出仪表本身量程的情况，从而引发计量误差。从城市燃气供应的角度分析，如果计量装置没有设置相应的调峰措施，当出现天然气流量的频繁波动变化时，同样会引发计量误差。

1.3 天然气质量

一是天然气纯度问题，天然气一般作为石油的伴生气而存在，当其从地下被开采出来后，往往会经过过滤、除尘以及分离等一系列的操作，但是这样仍然无法保证彻底清除其中的杂质，在传输过程中，杂质的存在可能会引发天然气管道的腐蚀问题。如果杂质积聚在孔口或者孔板上，可能会导致天然气流速的突然变化，又或者孔板截面的收缩，而孔板流量计对于这些变化是非常敏感的，如果不能及时对其进行清理，就可能引发计量误差。二是天然气含水量问题，含水量会直接影响天然气计量的精度，如果在天然气传输中，存在有少量的液体，可能会导致流量计量偏高，通常认为，测量中的湿气流量会随着孔径比的增大而减小，当孔径比的数值为0.7时，计量得到的流量偏差为-1.7%，如果天然气中夹带有少量液体，则孔径比为0.5时，孔板本身的性能稳定，但是想要得到准确的计量结果，还需要从孔板的上游将夹带的液体脱出。如果使用旧的孔板流量计对湿气进行测量，则计量值的误差在3%左右。

2 天然气计量误差的改进对策

2.1 消除脉动流

想要对天然气计量中的脉动流进行消除，减少其产生的影响，必须采取控水采气措施，在不会产生地层水的条件下，开展气井生产，消除脉动的源头。同时，应该将管线中的游离态液体消除，及时对管道内部堆积的杂质和液体进行清除，在这个过程中，为了提高效率，可以引入自动清管系统，或者设置相应的分液器，切实消除管线积液导致的脉动问题。利用高效分离器，可以强化气水分离效果，当彻底清除天然气中的水分后，才能够保证计量结果的准确性。同样，为了有效抑制天然气脉动源引发的差压波动现象，可以在天然气传输管网中，设置专门的脉动消减器，也可以选择恰当位置，设置缓冲罐。为了尽量减少乃至消除脉动对于天然气流量计量的影响，还应该设置调压阀，通过调节保证输出压力的稳定性。

2.2 规范孔板加工

应该严格依照国家标准，对孔板进行加工和安裝，确保孔板前阻力件的形式配接长度合理，一般必须达到30D。如果在进行孔板安装的过程中，发现场地条件不允许，则可以将整流器设置在孔板前的直线管段上，保持管道线与孔板入口断面垂直，将控制器的偏度控制在1°以内，同时严禁孔板的反向安装。必须切实保证压差计的类型标准，使用正确，如果发现压差计工作量程低于30%，则需要及时对其进行更换，或者调整孔板的规格。当法兰取压β值在0.2～0.75之间时，角接取压β值应该在0.4～0.6。

2.3 加强日常管理

应该重视天然气计量的日常管理工作，做好孔板的定期清洁，如果发现有设备和器件损坏，则需要及时对其进行更换，同时结合相关数据，修正测量结果。在进行孔板流量计的日常操作环节，从保证计量准确性的方向考虑，需要对其进行定期检查校正和清理，检查内容包括仪表零点、D/A转换通道等，而清理工作则主要是针对孔板、孔口，对于存在缺陷的孔板，应该及时进行更换。必须认识到，天然气计量的精度受天然气本身温度、密度、压力等的影响巨大，需要结合实际工况，选择相应的仪器设备，做好天然气各项参数的量测工作，如果发现相应的参数出现变化，则应该及时做出调整，对测量误差进行校正，将误差控制在允许范围内。

2.4 拓展量程范围

在保持天然气正常传输，不拆动管道的情况下，可以引入可换孔板节流装置以及定值节流装置，对量程范围进行适当的拓展，这样不仅能够为孔板的检查、清理、更换提供便利，还能够保证计量的准确性。一般情况下，孔板的测量范围为3.5：1，但是实际工况通常并不会全部在这个范围内，如果超出了测量范围，则会引发计量误差。以定值节流装置配合流量计算机或者宽量程差压变送器，可以实现量程的有效扩展，提升压差流量计计量的智能化，也可以通过批量生产，降低生产成本。通过可换孔板节流装置以及定值节流装置的配套使用，可以推动节流装置的标准化和系列化，进而提升计量的准确性。

3 结论与认识

在经济发展的带动下，天然气在社会生产中得到了越来越广泛的应用，天然气流量计量的准确性和可靠性也因此受到了越来越多的关注。在天然气计量中，受多方面因素的影响，容易出现计量误差，需要得到重视，对引发误差的原因进行分析，采取切实有效的应对和改进措施，进一步提升计量结果的准确性，做好流量计的检定和维护，保证天然气计量工作的良好效果。

参考文献：

[1]李均凤.天然气计量误差分析及改进措施研究[J].中国化工贸易，2014（34）.