卓 華 李海兵

(新疆計(jì)量院熱工所，烏魯木齊 830011)

0 引言

天然氣流量計(jì)量是天然氣供應(yīng)和接收的一大事項(xiàng)，是天然氣貿(mào)易結(jié)算的依據(jù)，直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與用戶利益。

塔西南勘探開(kāi)發(fā)公司隸屬于中國(guó)石油塔里木油田公司，位于新疆喀什地區(qū)澤普縣境內(nèi)，公司下轄柯克亞、阿克莫木、和田河、巴什托普、大宛齊五個(gè)油氣田，現(xiàn)塔西南與各地州天然氣交接主要采用孔板和流量計(jì)算機(jī)交接方式，其中2/3都是FC2000 系列流量計(jì)算機(jī)。

現(xiàn)有的流量計(jì)算機(jī)是按照我國(guó)天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 6143—2004《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》規(guī)定的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行天然氣流量計(jì)算，流量計(jì)算機(jī)采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度變送器、差壓變送器和壓力變送器等參數(shù)，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，按照SY/T 6143—2004進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，計(jì)算出相應(yīng)流量數(shù)據(jù)，并采用這一數(shù)據(jù)作為貿(mào)易結(jié)算憑證。流量計(jì)算機(jī)是否準(zhǔn)確，必須通過(guò)校準(zhǔn)才能保證天然氣計(jì)量準(zhǔn)確，維護(hù)貿(mào)易雙方的經(jīng)濟(jì)利益。

流量計(jì)算機(jī)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，目前國(guó)內(nèi)大多沒(méi)有開(kāi)展，因類(lèi)型很多，還沒(méi)有形成統(tǒng)一的方法，更沒(méi)有相關(guān)的規(guī)程參照。在這幾年對(duì)新疆天然氣交接的計(jì)量過(guò)程中，為確保能源計(jì)量準(zhǔn)確，我們積累了一些經(jīng)驗(yàn)，對(duì)流量計(jì)算機(jī)校準(zhǔn)的方法逐步在完善。本文對(duì)流量計(jì)算機(jī)的校準(zhǔn)方法進(jìn)行具體分析，供相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 校準(zhǔn)設(shè)備

1)FLUKE 754 多功能校驗(yàn)儀 2臺(tái)，可以模擬變送器輸出4～20mA信號(hào)和頻率信號(hào)，并為變送器提供24V電源。

2)FLUKE 壓力模塊 2臺(tái)，量程與現(xiàn)場(chǎng)安裝差壓和壓力變送器量程匹配。

3)HART 475手操器 用于壓力變送器的校準(zhǔn)和差壓變送器的零點(diǎn)遷移。

4)康斯特氣泵一臺(tái)，量程-0.1～2MPa，為差壓變送器提供壓力源。

5)康斯特液體泵一臺(tái)，量程0～60MPa，為壓力變送器提供壓力源。

6)AMETEK 恒溫槽一臺(tái)，量程-25～155℃，為溫度變送器提供溫場(chǎng)。

2 校準(zhǔn)方法

2.1 流量計(jì)算機(jī)的構(gòu)成

流量計(jì)算機(jī)是一臺(tái)固化了計(jì)算軟件的計(jì)算機(jī)，一般由中央處理單元(CPU)、脈沖信號(hào)輸入單元(Pulse Input)、模擬量輸入單元(ADC)、模擬量輸出單元(DAC)、數(shù)字量輸入輸出單元(DI/DO)、通訊單元(Serial I/O)、顯示單元(Display)和鍵盤(pán)(Keypad)等組成。流量計(jì)算機(jī)可與現(xiàn)有的計(jì)量設(shè)備配套使用，實(shí)現(xiàn)計(jì)量過(guò)程的全自動(dòng)化控制和數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)流量數(shù)據(jù),并使用HART協(xié)議實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)儀表通信功能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便的特點(diǎn)。

2.2 流量計(jì)算機(jī)信號(hào)采集通道的校準(zhǔn)

流量計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一次儀表信號(hào)的采集包括天然氣的溫度信號(hào)、差壓信號(hào)和壓力信號(hào)。溫度信號(hào)通過(guò)溫度變送器傳送4～20mA信號(hào)，差壓、壓力和絕壓這些壓力信號(hào)通過(guò)壓力變送器轉(zhuǎn)換成可傳送的頻率信號(hào)或4～20mA信號(hào)。在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)在變送器端子采用FLUKE 754模擬變送器輸出標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA信號(hào)，觀察流量計(jì)算機(jī)顯示屏顯示的值與理論輸出值是否一致，分別校準(zhǔn)采集通道的溫度、差壓和壓力變送器的輸出信號(hào)，如果沒(méi)有信號(hào)或者超差則應(yīng)檢查或更換線路及模塊。

2.3 流量計(jì)算機(jī)現(xiàn)場(chǎng)儀表的校準(zhǔn)

流量計(jì)算機(jī)是現(xiàn)場(chǎng)的二次儀表，一次儀表的準(zhǔn)確性非常重要?，F(xiàn)場(chǎng)的一次儀表有溫度變送器、差壓變送器和壓力變送器，需全部從管線上拆下校準(zhǔn)。溫度變送器的校準(zhǔn)參照《JJF 1183—2007溫度變送器校準(zhǔn)規(guī)范》來(lái)進(jìn)行;差壓和壓力變送器的校準(zhǔn)參照《JJG 882—2004壓力變送器》來(lái)進(jìn)行。

2.4 流量計(jì)算機(jī)瞬時(shí)流量人工參數(shù)的核準(zhǔn)

流量計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理軟件與流量計(jì)類(lèi)型、測(cè)量介質(zhì)以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的溫度差壓和壓力等參數(shù)的測(cè)量范圍有關(guān)，所以在校準(zhǔn)瞬時(shí)流量計(jì)算前應(yīng)對(duì)天然氣組分、孔板的孔徑、現(xiàn)場(chǎng)的大氣壓力、溫度變送器的測(cè)量范圍和差壓及壓力變送器的范圍進(jìn)行核準(zhǔn)。如果流量計(jì)算機(jī)人工參數(shù)輸入不準(zhǔn)確，與實(shí)際工況條件相差較大，則不能保證流量計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的準(zhǔn)確度。產(chǎn)生天然氣計(jì)量糾紛的多數(shù)原因也是由于參數(shù)輸入錯(cuò)誤，因此要求從事天然氣計(jì)量系統(tǒng)的技術(shù)人員對(duì)輸入流量計(jì)算機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)嚴(yán)格核對(duì)，確保與實(shí)際情況一致。

2.5 流量計(jì)算機(jī)瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)處理的校準(zhǔn)

按圖1將溫度變送器、壓力變送器恢復(fù)至工作狀態(tài)，接入流量計(jì)算機(jī)的接線端，按照流量計(jì)算機(jī)的使用說(shuō)明設(shè)置數(shù)據(jù)采集通道，輸入每個(gè)參數(shù)的測(cè)量范圍，并置入最新的天然氣組分、測(cè)量管道直徑、孔板開(kāi)口直徑和取壓方式等參數(shù)。從流量計(jì)算機(jī)差壓變送器端子用FLUKE 754模擬輸出標(biāo)準(zhǔn)4～20mA信號(hào)，分別取4、8 、12 、16、20mA5個(gè)差壓信號(hào)，則流量計(jì)算機(jī)顯示屏上顯示了測(cè)量范圍內(nèi)的5個(gè)瞬時(shí)流量，用SY/T 6143標(biāo)準(zhǔn)核對(duì)流量計(jì)算是否準(zhǔn)確，計(jì)算誤差公式如下

式中，Δ為流量計(jì)算機(jī)瞬時(shí)流量的計(jì)算誤差；Qm為用SY/T 6143標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的理論流量；Qs為流量計(jì)算機(jī)顯示的實(shí)際流量。

在GB/T 18603—2001 《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》中將天然氣計(jì)量系統(tǒng)分為A級(jí)、B級(jí)和C級(jí)，工作條件下的流量的最大允許誤差分別對(duì)應(yīng)為A級(jí)±0.75%Qm，B級(jí)±1%Qm、C級(jí)±1.5%Qm(其中Qm為理論流量)，如果工作狀態(tài)下的流量超出允許誤差則說(shuō)明流量計(jì)算機(jī)嵌入的計(jì)算程序可能存在漏洞或錯(cuò)誤。

圖1 流量計(jì)算機(jī)瞬時(shí)流量數(shù)據(jù)處理校準(zhǔn)接線圖

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述方法，可以測(cè)量流量計(jì)算機(jī)通道數(shù)據(jù)采集的誤差，保證流量數(shù)據(jù)處理的正確性，為天然氣準(zhǔn)確計(jì)量提供技術(shù)支持。流量計(jì)算機(jī)在能源計(jì)量應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，由于流量計(jì)算機(jī)多用于貿(mào)易結(jié)算，但仍有部分使用方認(rèn)識(shí)不足，出現(xiàn)計(jì)量糾紛時(shí)才知道校準(zhǔn)流量計(jì)算機(jī)的重要性。國(guó)家應(yīng)該盡快制定與之相適應(yīng)的計(jì)量檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，將流量計(jì)算機(jī)納入法定計(jì)量范圍。

[1] JJG 1003—2005流量積算儀

[2] JJG 640—1994差壓流量計(jì)

[3] SY/T 6143—2004用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量天然氣流量

[4] GB/T 18603—2001天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求

[5] 劉曉光，劉憲英，高軍.流量計(jì)算機(jī)應(yīng)用于原油貿(mào)易計(jì)量.油氣田地面工程,2008(7)

[6] 張樹(shù)華 .標(biāo)準(zhǔn)孔板流量測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案及流量計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本技術(shù)要求 .計(jì)量技術(shù),2006 (5)

[7] 李政.關(guān)于FLOBOSS 103 在天然氣計(jì)量中的應(yīng)用探討 .計(jì)量技術(shù)，2009(9)