青青，裴全斌

國家管網(wǎng)集團(tuán)西氣東輸公司 武漢計(jì)量研究中心（湖北 武漢430073）

隨著天然氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，商品天然氣、頁巖氣、LNG氣化天然氣、煤層氣等進(jìn)入輸氣管網(wǎng)，逐步形成了多方位、多類別的氣源格局[1]。為滿足用戶對天然氣質(zhì)量的需求和質(zhì)量管理體系要求，保障天然氣質(zhì)量指標(biāo)準(zhǔn)確檢驗(yàn),為天然氣市場開發(fā)、生產(chǎn)、集輸、銷售服務(wù),各單位安裝大量的天然氣在線檢測設(shè)備，但在線檢測設(shè)備的選型、使用、溯源等方面均存在亟待解決的問題。通過建立天然氣在線檢測實(shí)驗(yàn)室對在線檢測設(shè)備進(jìn)行量值傳遞，對輸氣管道的氣源及下游供氣口進(jìn)行氣質(zhì)檢測，開展天然氣在線檢測技術(shù)研究，達(dá)到控制天然氣產(chǎn)品質(zhì)量的目的，保障管網(wǎng)安全運(yùn)行，為用戶提供合格天然氣產(chǎn)品。

1 天然氣質(zhì)量指標(biāo)和檢測方法

1.1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

目前國內(nèi)主要的天然氣相關(guān)產(chǎn)品為商品天然氣、頁巖氣、液化天然氣、煤層氣、壓縮天然氣、煤制氣等（表1）。

表1 天然氣產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

1.2 天然氣質(zhì)量檢測方法標(biāo)準(zhǔn)

天然氣的檢測主要包括組成、物性參數(shù)及總硫、硫化氫、水露點(diǎn)、烴露點(diǎn)等6項(xiàng)質(zhì)量檢測項(xiàng)目的10種檢測方法（表2）。

表2 實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)一覽表

2 目前檢測方法存在的問題

目前的檢測存在檢測方法空白、性能評價(jià)影響差、質(zhì)量控制措施弱、技術(shù)法規(guī)不完善、量值溯源與傳遞不到位等問題，具體表現(xiàn)如下。

2.1 在線檢測方面存在的問題

1）檢測標(biāo)準(zhǔn)。目前的天然氣檢測標(biāo)準(zhǔn)主要集中于實(shí)驗(yàn)室檢測設(shè)備以及部分便攜式檢測設(shè)備領(lǐng)域，對于在線檢測設(shè)備雖在部分檢測標(biāo)準(zhǔn)里有所提及，但主要的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)均在實(shí)驗(yàn)室開展，現(xiàn)場使用的效果無法評價(jià)，專門針對在線檢測設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)方法空白。

2）性能評價(jià)。目前，雖然已經(jīng)有了《天然氣分析系統(tǒng)性能評價(jià)》的國家標(biāo)準(zhǔn)，但評價(jià)方法為ISO轉(zhuǎn)化，僅針對在線色譜儀開展了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，給出了不確定度，對于分析結(jié)果的準(zhǔn)確度等指標(biāo)，并未量化。對其他在線設(shè)備，如在線水露點(diǎn)儀、在線硫化氫分析儀等，開展評價(jià)的可操作性不強(qiáng)。

3）質(zhì)量控制。與實(shí)驗(yàn)室檢測儀器及設(shè)備相比，在線設(shè)備均未建立切實(shí)可行的質(zhì)量管理體系，使用方對在線設(shè)備的管理程序、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度保證措施等方面差異較大。如在線氣相色譜儀，更關(guān)注分析時(shí)間、分析穩(wěn)定性等指標(biāo)，這些都是實(shí)驗(yàn)室色譜沒有的指標(biāo)，如果按照實(shí)驗(yàn)室色譜質(zhì)量控制方式執(zhí)行，會導(dǎo)致準(zhǔn)確度有很大差別。

2.2 在線檢測設(shè)備量值溯源方面存在的問題

1）技術(shù)法規(guī)。除了在線氣相色譜儀（TCD檢測器）發(fā)布了計(jì)量檢定規(guī)程可進(jìn)行現(xiàn)場檢定以外，其他在線檢測設(shè)備如在線水露點(diǎn)儀、在線硫化氫分析儀、在線氣相色譜儀（FPD檢測器）、在線總硫分析儀等在線檢測設(shè)備均沒有發(fā)布計(jì)量檢定規(guī)程或技術(shù)規(guī)范，無法有效開展溯源工作。

2）溯源方式。目前在線水露點(diǎn)儀、在線硫化氫分析儀、在線氣相色譜儀（FPD檢測器）、在線總硫分析儀進(jìn)行的量值溯源主要方式為送至相關(guān)計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)，在實(shí)驗(yàn)室參考類似的實(shí)驗(yàn)室檢測設(shè)備進(jìn)行檢定校準(zhǔn)，檢定校準(zhǔn)環(huán)境與安裝環(huán)境有較大的差別，部分在線設(shè)備在實(shí)驗(yàn)室可得到準(zhǔn)確檢定校準(zhǔn)結(jié)果，現(xiàn)場安裝環(huán)境下卻表現(xiàn)出較大誤差[2]。比如，在線水露點(diǎn)分析儀，在實(shí)驗(yàn)室采用常壓方式進(jìn)行校準(zhǔn)，得到修正數(shù)據(jù)，然后在現(xiàn)場高壓條件下使用，修正數(shù)據(jù)還是常壓修正值，導(dǎo)致測量誤差無法掌握。因此，需要在現(xiàn)場使用條件下校準(zhǔn)，獲得現(xiàn)場高壓條件下的修正值[3]。

3）量值傳遞。目前，國內(nèi)僅有部分計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)建立了在線氣相色譜儀標(biāo)準(zhǔn)裝置，對其他在線設(shè)備的檢定校準(zhǔn)均無符合現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)裝置，在線檢測設(shè)備的量傳無法保證[4]。

因此，有必要建設(shè)天然氣在線檢測實(shí)驗(yàn)室，開展天然氣在線檢測設(shè)備量傳、數(shù)據(jù)管理及技術(shù)研究工作，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

3 天然氣在線檢測實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路

3.1 實(shí)現(xiàn)3個(gè)轉(zhuǎn)變解決3個(gè)問題

1）實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境到現(xiàn)場使用工況環(huán)境的轉(zhuǎn)變，解決量傳不到的問題。①在天然氣輸氣站或?qū)I(yè)計(jì)量站設(shè)置分析小屋，建設(shè)測試臺位，建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，模擬在線檢測設(shè)備現(xiàn)場工況環(huán)境，將在線檢測設(shè)備的量傳由實(shí)驗(yàn)室環(huán)境轉(zhuǎn)至現(xiàn)場環(huán)境；②開展便攜式計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，變以往的送檢模式為現(xiàn)場檢定，進(jìn)一步貼近現(xiàn)場使用工況環(huán)境。

2）實(shí)現(xiàn)計(jì)量器具檢定校準(zhǔn)合格到保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)變，解決測量不準(zhǔn)的問題。①開展在線檢測設(shè)備質(zhì)量控制方法研究，在保證計(jì)量器具合格的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠的措施；②開展在線檢測和離線檢測結(jié)果、在線檢測儀器間檢測結(jié)果一致性驗(yàn)證，確保儀器準(zhǔn)確可靠；③開展在線檢測設(shè)備的計(jì)量性能評價(jià)工作。

3）實(shí)現(xiàn)被動(dòng)服務(wù)到主動(dòng)計(jì)量測試保障的轉(zhuǎn)變，解決服務(wù)不到位的問題。①開展在線檢測設(shè)備維護(hù)技術(shù)研究工作，對現(xiàn)場使用的在線檢測設(shè)備進(jìn)行維護(hù)技術(shù)指導(dǎo)；②組織開展技術(shù)人員的技術(shù)交流與技術(shù)培訓(xùn)。

3.2 達(dá)到3個(gè)目的

1）建立完整的天然氣在線檢測的量值溯源體系。將天然氣在線檢測設(shè)備量值傳遞從傳統(tǒng)的國家計(jì)量基準(zhǔn)所實(shí)現(xiàn)的單位量值通過各等級的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作計(jì)量器具，建立在線分析儀器檢定裝置，將量傳范圍延伸到在線檢測參數(shù)測量領(lǐng)域，以量值的準(zhǔn)確應(yīng)用為核心，提高量值科學(xué)應(yīng)用的準(zhǔn)確性和有效性，以保證應(yīng)用領(lǐng)域測量結(jié)果的可信度。

2）實(shí)現(xiàn)天然氣在線檢測設(shè)備的全生命周期管理。將計(jì)量技術(shù)服務(wù)融入天然氣儲運(yùn)設(shè)施工藝設(shè)計(jì)、在線檢測產(chǎn)品選型、采購、安裝、驗(yàn)收、使用的全過程所有環(huán)節(jié)。

3）開展天然氣在線檢測設(shè)備的全產(chǎn)業(yè)鏈服務(wù)。從天然氣檢測層次程度、檢測關(guān)聯(lián)程度、產(chǎn)業(yè)資源加工程度、檢測滿足需求程度等方面，全面梳理天然氣在線檢測發(fā)展的計(jì)量技術(shù)需求，確定適應(yīng)天然氣在線檢測發(fā)展技術(shù)需求的計(jì)量技術(shù)服務(wù)的重點(diǎn)領(lǐng)域開展技術(shù)服務(wù)。

3.3 發(fā)展目標(biāo)

1）建立在線檢測設(shè)備測試平臺。在線氣相色譜儀標(biāo)準(zhǔn)裝置建立以后，針對在線氣相色譜儀特點(diǎn)開展了檢定工作，掌握了儀器重復(fù)性、穩(wěn)定性及準(zhǔn)確度等指標(biāo)，確保了數(shù)據(jù)分析準(zhǔn)確可靠。因此，有必要在現(xiàn)有在線氣相色譜儀標(biāo)準(zhǔn)裝置的基礎(chǔ)上，建立在線硫化氫、在線水露點(diǎn)及在線總硫計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，建設(shè)適應(yīng)現(xiàn)場工況環(huán)境的分析小屋，形成完整的在線檢測設(shè)備計(jì)量測試平臺。

2）建設(shè)在線檢測設(shè)備實(shí)驗(yàn)室。整合計(jì)量測試平臺及現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室計(jì)量技術(shù)力量，建設(shè)在線檢測設(shè)備實(shí)驗(yàn)室。

3）形成天然氣在線檢測服務(wù)體系。加強(qiáng)與中國計(jì)量科學(xué)研究院在檢定校準(zhǔn)、測試、技術(shù)規(guī)范制修訂、檢測技術(shù)研究等方面的合作，形成完整的服務(wù)體系。

4 結(jié)束語

對現(xiàn)有的天然氣質(zhì)量檢測指標(biāo)進(jìn)行了分析，指出了在技術(shù)法規(guī)、溯源方法及量值傳遞方面存在的問題，提出了建設(shè)天然氣在線檢測實(shí)驗(yàn)室的總體思路、解決問題的方法、達(dá)到的目的及建設(shè)發(fā)展目標(biāo)，為實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)提供了參考。