李少倫李雅君張偉剛付勃昌

(1.天保中天科技（天津）有限公司 天津 3003082.海洋石油工程股份有限公司 天津 300451)

一、引言

在海洋平臺(tái)的外輸計(jì)量系統(tǒng)中，流量計(jì)的準(zhǔn)確性是整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的關(guān)鍵。依照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，外輸計(jì)量系統(tǒng)中的流量計(jì)需要定期進(jìn)行重新標(biāo)定。在海洋平臺(tái)中，由于空間狹小，各種設(shè)備的放置較緊湊，因此計(jì)量橇中流量計(jì)的拆裝及搬運(yùn)都會(huì)比較困難。

二、天然氣外輸計(jì)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

天然氣外輸計(jì)量系統(tǒng)主要用于測(cè)量連續(xù)交接工況下的瞬時(shí)及累計(jì)流量。

目前，天然氣計(jì)量主要有兩種計(jì)量方式：質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量。我國天然氣的貿(mào)易計(jì)量方法是按法定要求的質(zhì)量指標(biāo)以體積或能量的方法進(jìn)行交接計(jì)量的。我國天然氣的貿(mào)易結(jié)算采取能量計(jì)算的較少，目前普遍采用的主要還是流量計(jì)貿(mào)易交接。利用可更換孔板節(jié)流裝置配流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行壓力、溫度、密度補(bǔ)償是我國海上平臺(tái)石油天然氣計(jì)量的主要辦法。作為一種測(cè)量天然氣的新的技術(shù)和手段，由于超聲波流量計(jì)特別適合大口徑的流量測(cè)量，因此在采用流量計(jì)進(jìn)行貿(mào)易交接的技術(shù)中，超聲波流量計(jì)在天然氣貿(mào)易計(jì)量中越來越被重視并且得到了較多的認(rèn)同。此外，隨著口徑的增加，其他類型的流量計(jì)的價(jià)格會(huì)大幅度地增加，而超聲波流量計(jì)的造價(jià)基本上與被測(cè)管道的口徑無關(guān)?？趶皆酱螅侥茱@著地體現(xiàn)超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)。因此在大口徑的情況下，海上平臺(tái)上也越來越多地采用超聲波流量計(jì)用來外輸計(jì)量。

海上高壓油氣田的天然氣外輸計(jì)量橇通常設(shè)置在危險(xiǎn)區(qū)，整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)依照A G A 9、G B/T 18603/18604進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)量橇采用2*100%進(jìn)行設(shè)計(jì)配置，可以通過閥門的開關(guān)切換相應(yīng)的測(cè)量管路，并且計(jì)量系統(tǒng)還提供了相應(yīng)的比對(duì)功能。計(jì)量系統(tǒng)主要的測(cè)量儀表為氣體超聲流量計(jì)，并配置有壓力表、溫度計(jì)、變送器、手動(dòng)閥、分析儀等。

典型的超聲波計(jì)量系統(tǒng)包括2路超聲波流量計(jì)，一備一用。在每條計(jì)量管線上設(shè)置了手動(dòng)隔離閥，且在手動(dòng)閥門上設(shè)置小口徑旁通，在開啟計(jì)量回路時(shí)首先打開小口徑旁通，然后打開主隔離閥門。這樣就避免投產(chǎn)時(shí)由于隔離手動(dòng)閥門開度較大，超聲波傳感器承受的壓力變化速率過快，損壞流體檢測(cè)設(shè)備。為了保證計(jì)量系統(tǒng)的密封性，便于準(zhǔn)確計(jì)量和標(biāo)定，超聲波下游出口電動(dòng)閥和標(biāo)定管線手動(dòng)閥門均采用強(qiáng)制密封閥。

三、項(xiàng)目概況

在某高壓油氣田項(xiàng)目中設(shè)置有一套天然氣外輸計(jì)量橇和一套凝析油外輸計(jì)量橇。天然氣計(jì)量橇所測(cè)為高壓力、大流量天然氣，外輸壓力超過11000 K Pa G，并且流量較大，最高達(dá)到了260000 Sm3/h。天然氣外輸計(jì)量橇采用了兩路測(cè)量管路，每路設(shè)置了一臺(tái)10”900#的氣體超聲波流量計(jì)對(duì)外輸天然氣進(jìn)行計(jì)量，兩路測(cè)量支路為一備一用（見圖1-1外輸計(jì)量系統(tǒng)PI D圖）。

圖1 -1外輸計(jì)量系統(tǒng)PI D圖

對(duì)于計(jì)量橇中的超聲波流量計(jì)，依照國家標(biāo)準(zhǔn)JJG 1030-2007《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》中的要求，流量計(jì)檢定周期一般不超過2年。則意味每2年，都需要將計(jì)量橇中的超聲波流量計(jì)拆除，送回相關(guān)計(jì)量部門進(jìn)行重新標(biāo)定。對(duì)于本項(xiàng)目所使用的超聲波流量計(jì)，由于口徑和磅級(jí)的原因，流量計(jì)自重較大，在海上對(duì)流量計(jì)進(jìn)行拆裝和吊裝都是件非常困難的事情。

四、解決方案

超聲波流量計(jì)是通過檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束（或超聲脈沖）的作用來測(cè)量流量的儀表。

通過對(duì) AGA RP No. 10 《Speed of Sound in NaturalGas and Other Related Hydrocarbon Gases》和國家標(biāo)準(zhǔn)JJG 1030-2007《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》的研究。在外輸計(jì)量系統(tǒng)規(guī)格書中做了明確的要求，流量計(jì)算機(jī)需要滿足AGARPNo.10的要求并具有聲速核查功能（即自診斷功能）。規(guī)格書的相關(guān)要求如下：

Flow computer shall have the following functions:On- line sound velocity calculations in accordance withAGA10; comparison of measuring sound velocity and calculatingsound velocity.

通過以上的技術(shù)要求，使得外輸計(jì)量系統(tǒng)滿足了 JJG 1030-2007《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》的7.4章的要求，“如流量計(jì)具有自診斷功能，且能夠保留報(bào)警記錄，也可每6年檢定一次并每年在使用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行使用中檢測(cè)”。

這樣該項(xiàng)目的天然氣計(jì)量系統(tǒng)相較以往的設(shè)計(jì)，無需每年都要拆除流量計(jì)送回陸地進(jìn)行重新的標(biāo)定。對(duì)于重量達(dá)到了400 K G的一臺(tái)流量計(jì)來說，這樣的設(shè)計(jì)為現(xiàn)場(chǎng)的操作人員節(jié)省了大量的工作量，更是降低了工作的難度。不僅如此，流量計(jì)無需頻繁的拆除，也保證了整個(gè)的計(jì)量系統(tǒng)能夠長期處于高效穩(wěn)定的工作狀態(tài)，避免因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)操作人員頻繁拆裝而產(chǎn)生的不必要的系統(tǒng)誤差。

五、方案的創(chuàng)新點(diǎn)

在某高壓油氣田項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)相關(guān)國際和國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的研究，設(shè)計(jì)增加了對(duì)外輸計(jì)量系統(tǒng)的流量計(jì)算機(jī)的相關(guān)技術(shù)要求，要求流量計(jì)算機(jī)需要滿足AGARPNo.10報(bào)告的要求，具有聲速核查功能，并且能夠保留歷史數(shù)據(jù)及報(bào)警信息，從而可以延長流量計(jì)的標(biāo)定周期最長至6年。即在流量計(jì)首次標(biāo)定投產(chǎn)使用后，由流量計(jì)算機(jī)來記錄流量計(jì)的相關(guān)信息，每年將相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的國家檢定部門進(jìn)行檢查，如果所發(fā)送的流量計(jì)數(shù)據(jù)并無異常，則由國家檢定部門許可延長流量計(jì)的標(biāo)定周期1年，以此類推，最長可延長至6年，6年后才需要將流量計(jì)拆除送回陸地進(jìn)行重新標(biāo)定一次。

通過對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究，并在設(shè)計(jì)中增加了相關(guān)的技術(shù)要求，使得該項(xiàng)目的天然氣計(jì)量系統(tǒng)相較以往的設(shè)計(jì)，減少了大量的操作維修的工作量的同時(shí)，具備了更高的可用性。在日后的生產(chǎn)使用上，帶來了更多的方便。

結(jié)束語

對(duì)于該項(xiàng)目所用的大口徑高壓氣體超聲波流量計(jì)，通過設(shè)計(jì)手段延長流量計(jì)標(biāo)定周期，可以節(jié)約大量流量計(jì)標(biāo)定費(fèi)用。不僅如此還能減少操作人員現(xiàn)場(chǎng)的施工工作量及工作難度，以及船舶、汽車等的運(yùn)輸費(fèi)用。通過要求流量計(jì)算機(jī)具有聲速核查及歷史數(shù)據(jù)記錄等功能，對(duì)于整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的可用性、經(jīng)濟(jì)性、操作性和維護(hù)等諸多方面帶都來了益處。

[1]陸德民，張振基，黃步余.石油化工自動(dòng)化控制設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[2]劉朋，劉少宇.氣體超聲波流量計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì).石油化工自動(dòng)化，第47卷.

[3]超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程,JJG1030-2007.

[4]Speed of Sound in Natural Gas and Other Related Hydrocar?bon Gases,AGA RP No.10.