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天然气贸易交接计量系统中核查流量计设置方式研究

时间:2017-05-19 15:56 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

随着世界天然气消费的日益增长,天然气贸易交接计量中流量计的核查越来越引起企业的关注。对国内外天然气贸易交接计量中核查流量计的设置必要性和方式进行了研究和对比分析。研究认为:天然气贸易交接计量宜设置核查流量计或者核查流程,原则上交接计量站优先推荐采用与一对一核查方式;核查流量计的选用应主要考虑天然气贸易交接量的大小;当项目投资有限且贸易交接量较小时,也可考虑采用串联流程或者系统软件功能。但是,当计量管路采用备设计时,应避免使用串联流程。此外,核查流量计的设置方式还应考虑项目所在地国家规范和标准、工程投资、现场安装条件等的影响。

天然气流量计量是天然气管道工业中最重要的环节,,是企业进行贸易交接、经济分析、降低运行成本的主要因素,直接影响企业的经济效益与用户利益。我国自 1958 年启动天然气工业化生产以来,在天然气工业计量中,利用一切可以利用的资源对流量计进行比对、核查,如:利用供方的流量计量数据与需方的流量计量数据进行比较。随着世界天然气消费的日益增长,人们对天然气计量系统流量计核查的关注和需求也越来越明显。流量计核查,就是希望测量中减少测量设备、人员、环境、方法等各种因素造成的误差。因此,有必要对天然气贸易交接计量中核查流量计设置的必要性和方式进行探讨。

1.核查流量计设置的必要性

对于天然气贸易交接计量系统是否需要设置核查流量计或如何设置核查流量计,国际上没有专门的标准或规定,设置与否一般应根据贸易双方的相关商务或技术协议要求确定。核查流量计的设置不仅可以对计量流量计进行连续或非连续的监测,以减少测量设备、人员、环境、方法等各种因素造成的误差,及时发现计量系统可能存在的问题,而且,对于交接计量系统,尤其是跨国管道大流量贸易结算的边境计量,在一定程度上规避了计量纠纷的风险。为此,大部分国际化石油公司和管道公司均要求在贸易交接计量中设置核查流量计,如,公司(GS EP INS 112)《GeneralSpecification Instrumentation》的《Design and Supplyof Gas Custody Transfer Metering Unit》中规定 由于计量系统在经济上具有高风险性,应尽可能将两个流量计串联运行,目的是使用其中一个流量计来验证另一个。中国石油天然气集团公司 Q/SY 1447—2011《输气管道计量导则》中规定现场流量计公称直径≥250mm 时,计量系统宜设置现场流量计比对流程。因此,为了保证贸易计量系统的准确性及可靠性,天然气贸易计量站设置核查流量计或核查手段是十分必要的。

2.核查流量计的设置方式

对于计量系统在用工作流量计的核查,通常可分为永久性核查和暂时性核查两种。

永久性核查是在工作流量计的管路上再串联安装一台核查流量计,天然气同时流过两台流量计,核查流量计的读数只用来查验工作流量计的读数,不做计量交接使用。核查时,一般要求两台流量计读数的偏差小于 0.5%。当读数偏差大于 0.5%时,应对流量计进行检查或重新检定。一般采用与工作流量计工作原理不同的流量计作为核查用流量计。

暂时性核查有两种方式,一是,利用计量橇上的备用流量计,通过切换流程,用备用流量计对工作流量计进行核查;二是,设置移动标定口,用标准器具对流量计进行核查,核查时将标准器具接在现场接头上。

2.1  单独设置核查流量计(一对一方式)

将核查流量计和工作流量计串联实现对工作流量计核查,核查流量计的位置安装在工作流量计之前,见图 1。该种核查方式属于永久性核查。北美和欧洲一些发达国家对天然气流量的核查特别重视,广泛采用此种核查方式,目的是为了降低两台流量计在特定的工作环境条件下同时失效的几率,确保核查的可靠性,当工作流量计和核查流量计计量差值超过一定限度后报警,根据报警提供的信息进一步查找问题并及时处理。在欧洲各国,其差值限度主要取决于交接双方的约定,一般为 0.5%。单独设置核查流量计,按照国际惯例有两种方式。

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方式一,为超声波流量计和涡轮流量计串联核查。这种方式欧洲以前常采用,因为当时超声波流量计性能较涡轮流量计差,涡轮流量计是机械式仪表,其线性度好。随着超声流量计性能的完善,且量程比大,采用涡轮流量计核查超声流量计受涡轮流量计量程比小的限制,因此,近年来采用涡轮流量计核查超声波流量计的应用逐渐减少。

方式二,为超声波流量计和超声波流量计串联,在同一计量管路中串接相同类型的核查流量计,详见图 1。方式二又有两种配置方案,一是,核查与工作流量计选用同一厂家产品;二是,核查与工作流量计选用不同厂家产品,后一种选型方案被认为核查的可靠性高于前一种。随着天然气计量贸易的增加和气体超声波流量计技术的发展,目前,方式二在国际上天然气贸易交接计量中的应用越来越普遍。

2.2流量计串换流程核查

该设计是通过切换计量管路流程形成工作流量计、核查流量计的串接回路来实现对工作流量计的核查,考虑到核查流量计是否专用,又可分为两种形式。

方式一:将备用流量计作为专门的核查流量计,工作流量计通过工艺流程均可实现与备用计量管路串联,详见图 2。中国石油天然气管道计量系统推荐采用这种核查方式。中国石油天然气集团公司 Q/SY 1447—2011《输气管道计量导则》中规定:在几路并联的流量计测量管路中,只需保留路作为比对回路,其他回路可分别与其串联;在比对流程中,每一条并联流量计测量管路下游处的截止阀应选用零泄漏、密封性好的全通径阀门。该设置方式一旦备用流量计故障,将无法实现核查功能。

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方式二:公司(GS EP INS 112)《General Specification Instrumentation》的《Designand Supply of Gas Custody Transfer Metering Unit》中推荐采用主、备流量计互为核查设置方式。该设置是通过切换计量管路流程形成其中两台流量计串接的回路,来实现一台流量计对另一台流量计的核查,详见图 3。该设置方式并没有专门的核查流量计,任意相邻两路流量计均可实现核查功能,在一定意义上方式二较方式一更合理、科学和具有工程实用性。

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2.3利用计量系统自身核查功能(系统软件功能)

超声波计量计自身具有在线声速核查功能,是将计算声速与测量声速比对,如果超出了一定范围(一般为±1%),说明可能是超声波流量计测量有问题;或是色谱测量的组分有问题;或是测量的压力或温度有问题。这种声速核查功能是一种判断计量系统是否健康、准确工作的方法,同时,要求流量计算机内需要具有美国煤层气协会的第 10 号标准规定的标准程序。该核查功能在北美 Alliance 天然气管道和中国的西气东输管道一线均有应用。使用声速核查须符合相关国际或当地国的标准规范。

3.核查流量计设置方式对比分析

天然气流量核查采用一对一核查方式最好,具有实用性、可操作性、可靠性和实时性,因此,当天然气贸易交接量较大时,天然气的贸易计量优先推荐采用一对一核查方式,同时,考虑到孔板或涡轮流量计与超声波流量计计量能力的悬殊,核查流量计应选择与主、备用流量计同原理、同口径、同参数、同品质、不同厂商的超声流量计作为核查流量计,在每一计量管路中配置一对一的核查流量计可以在最大程度上规避计量争议的风险。

当贸易交接量较小时,应选用不同原理的流量计作为核查流量计;对于串联流程,其操作、维护复杂,可靠性和准确性更无法与一对一核查方式相比,尤其当计量管路采用备时,无法判断是工作流量计还是核查流量计出现问题。但是,采用串接流程方式投资相对较低,因此,当项目投资有限且贸易计量较小时也可采用串接流程方式。

对于系统软件功能(如超声波流量计声速核查)核查方式来说,目前,虽然在国内外某些计量站场有所应用,但是,软件功能核查无法替代硬件核查。

除上述的设置原则外,核查流量计设置方式还应考虑项目所在地国家规范和标准、工程投资、现场安装条件等的影响,如,某已建超声波流量计橇(流量计公称直径为 500mm)改造中现场没有安装空间增设核查流量,此时就可考虑采用超声流量计自身在线声速核查的功能。

4.结论

一是,天然气贸易交接计量宜设置核查流量计或者核查流程,原则上交接计量站优先推荐采用一对一核查方式。但是,当项目投资有限且贸易交接量较小时,也可采用串联流程或系统软件功能;此外,核查流量计的设置方式还应考虑项目所在地国家规范和标准、工程投资、现场安装条件等的影响。

二是,交接计量站采用一对一核查方式应考虑天然气贸易交接量的大小、工程所在地国家规范和标准、投资、现场安装条件等;当天然气贸易交接量较大时,如,跨国贸易结算计量站(超过 100× 108Nm3/a),应选择与主、备用流量计同原理、同口径、同参数、同品质、不同厂商的超声流量计作为核查流量计,在每一计量管路中配置一对一的核查流量计可以在最大限度上规避计量争议的风险;当贸易交接量较小时,应选用不同原理的流量计作为核查流量计。

三是,当计量管路采用备时,应采用一对一核查方式,避免使用串联流程,因为,串联流程无法判断是工作流量计还是核查流量计出现问题。