《天然气计量系统技术要求》修订设想

第28卷第4期天然气与石油Vol. 28 ,No.42010年8月Natural Gas And OilAug.2010《天然气计量系统技术要求》修订设想黄和',杨文川',徐 刚',蒲旭辉”,唐 刚”,谈文虎'(1.中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川成都610017;2.中国石油西南油气田分公司川西北气矿,四川江油621709)摘要:论述了国内外天然气计量系统标准的进展和现状,对比分析了国内外天然气计量系统标准，阐明了GB/T 18603标准的修订背景,在调研基础上总结了国内天然气流量计量系统使用情况,提出了CB/T 18603 -2001标准的修订设想和建议。关键词:天然气;流量;修订;现状;分析;建议文章编号:1006 -5359( 2010)04-0048-06文献标识码:A板漩涡和容积式流量计,我国在天然气计量标准方1天然气计量系统标准制/修订情况面SY/T 6143(天然气流量的标准孔板计量方法》和简介GB/T 11062<天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》等单一的计量标准,既无完善的各种流量计标准也无覆盖各个方面的计量系统标1.1 CB/T 18603 - 2001版标准制定背景准,特别是在贸易计量中缺乏统一的计量系统技术为了使天然气流量计量准确叮靠,天然气计量要求的技术标准。标准与国际接轨是非常重要的。在国际国内贸易计为了保证我国天然气生产及利用企业的贸易计量中,人们逐渐认识到单一对流量计进行研究、改进量公平合理,提高依法计量水平,达到天然气计量标和标准化，要提高流量计量的准确可靠是有限的。准与国际接轨,实现天然气贸易计量的科学管理,确由于天然气计量的准确度与流量计量的各个环节密保天然气计量系统的准确度,按照国家质监总局、中切相关,因此必需从天然气计量系统的设计、建设.国石油天然气集团公可的要求,2000年我们编写组投产运行、验收、维护、校准及检定等一系列工作中根据我国天然气计量的实际经验和有关标准,参考系统地统筹号虑。国际法制计量组织流量计量技术欧洲标准EN1776:1998《供气系统●天然气计量站员会气体计量分委员会OIML TC8/SC7于1997●功能要求》编制了GB/T 18603 - 2001版”,同时年制定了《气体燃料计量系统》国际建议,并于参考OIML TC8/SC7《气体燃料计量系统》国际建议1998年10月颁布了第3版;欧共体经过二十多年1998年10月第3版第1.10.2中表B和表C要求的实验研究，于1998年发布了EN1776; 1998《供气编制了该标准表A2计量系统配套仪表准确度。系统.天然气计量站●功能要求》标准。这两个标准文献提出了天然气计量站计量系统的组成内容及1.2 GB/T 18603标准修订背景辅助设备的具体技术要求，并按天然气计量站规模最近几年来,为保证天然气计量结果的准确性分级规定了系统配置要求。和可靠性,参考相应的国际标准和国外标准，制订或在2000年以前，我国商品天然气产量约为70修订了一系列的天然气计量标准。在这-系列标准x10* m' ,天然气长输管道长度约1 000 km,只有独中,最基本的标准是CB/T 18603 - 2001《天然气计立的气田管网和局部输配管网,主要计量仪表为孔量系统技 术要求》，包括新制定了涡轮、超声、旋转收稿日期:2010-01-18作者简介:黄和( 1963-),男,四川资阳人，高级工程师,硕士,主要从事石油天然气工艺设备及计量设计与研究工作。第28卷第4期黄和,等:《天然气计量 系统技术要求》修订设想49容积旋进漩涡和科里奥利流量计等五个方法标准SC7国际建议OIML R 140 2007年版( E)<气体燃料和GB/T 22723 - 2008<天然气能量的测定》，已经形计量系统>和OIML TC8/SC7国际建议1997年版、成包括计量系统要求、能量测定和6种流量计计量GB/T 18603 -2001版进行了深人比较和分析,重点天然气的标准体系,基本满足了天然气工业迅速发针对几个标准中关于天然气测量系统准确度等级分展的需要。级、天然气测量系统配置仪表和计量结果的最大允随着国际国内天然气工业的加速大力发展,到许误差等关键技术指标进行了分析比较。2009年,中国天然气产量已达760x10* m',天然气2.2.1 EN 1776:1998和OIML 1997 年版长输管道总里程达到30 000 km,初步形成天然气管EN 1776《供气系统●天然气计量站●功能要网输气能力达600 x 10* m' ,用于交接计量的主要仪求》,规定了天然气测量系统的基本要求，包括天然表为超声、涡轮、孔板、容积式流量计等; GB/T气计量站的设计、建设投产、操作和维修方面的基18603 - 200标准在规范我国天然气计量工作、天本要求。计量站的设计处理能力应等于或大于500然气计量站的建设和改造等方面,起到了非常重要m'/h(标准状态),操作压力等于或大于0.1 MPa的规范作用;然而目前应用于天然气计量领域的新(表压) ,见表1。技术的日渐成熟,尤其是我国跨国天然气贸易量的该标准提供了依据不同流量确定不同规模测量急增,也带来了一些新的问题(2-3] ,同时相关的能量系统的设计准则。测定标准、物性参数标准的制修订,有必要及时对该表1天然气计量站测量系统仪表配套指南( EN 1776: .标准进行修订。1998)设计流量/m' h-≥500 ≥5000 ≥1000 ≥100000(标准状态)2国内外标准对比分析计最条件下流温度测量压力测量2.1国 际标准的跟踪研究Z系数确定跟踪了EN 1776: 1998<供气系统●天然气计量热值和气体质站.功能要求》,该标准发布以来- -直未修订,2007量测定每一时间间隔年对EN 1776:1998 进行了复审确认*。OIML的流量记录TC8/SC7于2007年发布了最新的OIML R 140 2007用于温、压测量年版( E)<气体燃料计量系统》[5] ,中国石油工程设项的交替验证计有限公司西南分公司对最新的0IML R 140《气体的密度测量在线流量计检燃料计量系统》进行了翻译整理工作。验校准.2.2国内外标准对比分析表2~3是OIML TC8/SC7《气体燃料计量系对国外先进标准EN 1776; 198, OIML. TC8/统) 国际建议1998年10月第3版对燃气测量系统表2天然气测系统准确度等级分级表(OIML建议)标准条件下设计流址/m' h<1 0001 000< 10 00010 000 <50 000≥50 000流量计的曲线误差校正就地检定(校准)系统乐力测量压缩因子转换就地发热量和气质测量远距离发热量值测定(取样或计算)每间隔时间内流量记录密度测最(代替P、T、Z)准确度等级C(3% )_B(2% )_B(1% -2%)A(1%)50天然气与石油2010年表3天然气计量系统配置 仪表准确度(OML建议)设计、建设、投产、操作和维修等方面提出的基础技最大允许误差/(%)术要求。国际建议中将计量站分为A、B、C三个等测量参数A级B级C级级,对不同的流量规模配备的二次测量仪表就不同。.温度0.5K0.5 K1.0K该建议适用于流量等于大于100 m'/h,运行压力不压力0. 200.502.0密度1.0低于0.2MPa,对于热值测量测温、测压、取样和包热值括指示、打印、存储、转换和积算等系统部件或设备压缩因子0.300.3都作了相应的技术规定,其流量计量最终结果的最体积或质量0.751.21.5高准确度A级,可以达到+1.0%。(在计量条件下)计量结果3.02.2.2 OIML R 140 2007年版OIMLTC8/SC7于2007年发布了最新的OIML的基本要求。EN 1776和OIML国际建议，都是为R 140 2007年版( E)《气体燃料计量系统》,对表2了提高和确保天然气计量准确度而对输配计量站的和表3进行了局部修改，见表4和表5。表4天然气测量系统准确 度等级分级表(OIML R140 2007)标准 条件下设计流量/m' .h-<10001000<1000010 000 < 100 000≥100 000流量计的曲线误差校正就地检定(校准)系统温度测量压力测量压缩因子转换就地发热最和气质测量远距离发热量值测定(取样或计算)每间隔时间内流量记录密度测斌(代替P、T、Z)准确度等级C(3% )B(2%)B(1% -2%)A(1%)表5天然气计量系统配置仪表准确度(OIML R140 2007)2.2.3国 内外标准对比分析近十年来,为保证天然气计量结果的准确性和可靠性,参考相应的国际标准和国外标准,制订或修0.20订了一系列的天然气计量标准。在这一系列标准0.350.7中,最基本的标准是<天然气计量系统技术要求》,而6个方法标准涵盖了目前常用的涡轮、超声、旋转有代表性热值0.60.容积、旋进漩涡、孔板和科里奧利流量计,基本满足0.70了天然气工业迅速发展的需要,见表6。表6流量标准分类比较表序号美国欧洲(ISO,EN)中国节流装置IS0 5167-1用差压装置测量GB/T 2624 - 2006:流量测量节流体流量一第一 部分:安装通用标准在充满流体的圆形板面管道流装置用孔板喷嘴和文斤里管测量充满圆管的流体流量中的孔板API ANSD2530/AGA No.3 天CB/T 21446 - 2008:用标准孔.天然气专用标准然气流体计量同心直角孔板板流量计测量天然气流量流体计量ACA No.7 燃料气测量用涡1IS0 9951密闭管道气体测量GB/T 21391 - 2008:用涡轮流2气体涡轮流量计轮流量计祸轮流量计;EN12261 :2002和量计测量天然气流量涡轮气体流腻计第28卷第4期黄和,等:《天然气计量系统技术要求》修订设想，5续表6流量标准分类比较表序号内容美国欧洲( ISO,EN)中国3气体超声 流量计ACA No.9 气体测址用超声ISO/DIS 17089 - 2008[0]GB/T 18604 - 2001:用超声流流量计量计测放天然气流量ISO /TR 12764密闭管道内流涡街流量计体流堂测址用涡街流康计测5S6-200:0旋 进漩涡流量计测量天然气流量量充满AGA No.6 大流量的容积式SY/T 6660 - 2006:用旋转容积容积式流量计仪表测试方法，ANSI B109.3 欧洲标准 EN12480 :2002式流量计测址天然气流址旋转容积式流量计科氏Iso 10790 密闭管道内流体流SY/T 6659 - 2006:用科里奥利ACA No.1用气体质量流量 量的测量一科里 奥里质量流质量流量计测量天然气流量计测量天然气流量A量计ASME/ANSI MFC -7:1987用GB/T 21188 - 2007/IS09300:临界流临界流文丘里喷嘴测量气体IS09300 用临界流文丘里喷2005用临界流文丘里喷嘴测址嘴测量气体流量的方法流量气体流量No.5燃烧气体的能量ISO 15112:2007天然气一GB/T 22723 - 2008:天然气能能量测量能量测定量的测定EN 1776供气系统.天然气计GB/T 18603 - 2001:天然气计计量系统标准最站●功能要求OIML R1402007气体燃料计量系统量系统技术要求由于天然气计量系统标准不仅对计量站的设定,这些标准均可在电动仪表加计算机条件下进行计、建设、投产、操作和维护方面作了技术要求,还对三方面的流量计量。天然气计量系统标准比较,见天然气体积流量、质量流量、能量流量作了详细规表7。表7天然气计系统标准比较表序号OIML R140 2007欧洲不同流量不同规模计量系统按设计流量分4档按设计流量分4档按设计流量分3档的准确度仪表选型准确度有规定流址计选型指南二次仪表校程序站场工艺设计设计施工、验收标准方面作了详细的技术规定脉动和振动有参考资料性能特征9设计能力m'/h(标准参比1 000~ 100 000500~ 100 000500~50 000条件)天然气流量计量标准中,除流量计量标准外,还调研共包括了10多个贸易交接计量站,履盖了我国包括天然气密度(直接测量)及为获得密度而进行西气东输广东LNG、川渝地区、川气东输、长庆油的间接测量如压力、温度.天然气组份测试及计算标田等的输气干线、大型城市门站及地方终端用户使准,还有为计算天然气偏离理想气体程度的压缩因用的流量计量系统,包括不同等级、不同流量规模计子计算标准,以及相关的检定规程等,在此不在详量站的计量系统。述。通过调研,较为系统地掌握了这些地区在天然气贸易交接中计量系统的配置和使用情况，并结合3天然气流量计量系统使用情况调研国内外最新标准和我国标准及规程的相关技术要求进行了全面的分析。重点针对每个计量站可能存在调研了国内天然气贸易计量中不同工况条件下的计量影响因素、具备的使用中检验和在线实流校的流量计量系统使用情况和现场适应性，了解在现准条件进行了分析,结合国内外标准和规程的技术场使用中存在的主要问题，收集相关数据及信息。.要求,分析在我国的使用情况和存在的主要问题。52天然气与石油2010年3.1天然气流计量系统总体惰况体积流量将会有一-定偏差。ISO 在1995年发布了通过对我国现场使用情况的调研,共收集了百IS0 10723 :1995 , Natural gas一Performance evalua-余台超声流量计相关信息、工艺管路安装形式和数tion for on - line analytical systemsCO) ,为在线色谱仪据等,详细了解了我国现有超声流量计在天然气贸的评价提供了标准方法。20世纪末西南油气田分易计量中不同工况条件下的使用情况、安装条件、计公司天然气研究院就对该标准进行了跟踪研究,由量性能主要影响因素以及超声流量计现场使用中存于当时在线色谱仪使用的较少,没有进行采标，目前在的主要问题和国内现有的研究成果等。已启动了该项目。GB/T 18603 - 2001的颁布实施大大推进了我国天然气流量计量系统及其配置仪表的准确度要4 GB/T 18603 -2001的修订设想和求。尤其是2002年以来,随着我国天然气工业的发建议展,我国天然气计量站的计量系统设置水平已相当高。但是，由于现场工况条件的复杂性和计量管理人员技术水平的不同，其计量在保证现场计量性能4.1修订原则方面存在- 定的差异。根据工作组对国际国内有关天然气计量系统的最新技术标准发展研究,针对OIML TC8/SC7: 20073.2气质条件差影响计量 性能《气体燃料计量系统》的特点和要求,从标准先进性在对调研结果的分析中,发现气体超声流量计和适 用性出发修订CB/T 18603 -200《天然气计量在西南地区(包括中石油和中石化下属油田公司)系统技术要求》,主要考虑两个原则:的使用情况相对较差,这个地区是国内较早使用超a.采用国外最新标准成果,尽可能做到与国际声流量计的地区,在2001年就开始使用气体超声流先进标准接轨;量计。而这一-地区的天然气管网也相对建立较早,b.充分考虑天然气介质的特殊性及我国天然如西南油气田的输气干线有相当- -部分是20世纪气计量 长期实践的经验和做法,考虑国家标准的连70年代建设，由于管道内腐蚀造成天然气中含有续性,做到执行标准的循序渐进性。FeS等粉尘。同时,由于气井较为分散，因此,输气干线的进气点较多,气质的控制相对比较困难。定4.2修订设想和建议期清洗超声探头和表体也没有完全解决超声流量计在GB/T 18603 - 2001《天然气计量系统技术要内壁和换能器脏污的问题。求》的基础上,根据翻译、整理并分析的最新OIML根据现有的标准,天然气气质对气体超声流量R140:2007<气体燃料计量系统>的特点和要求;结计有较大影响，尤其是粉尘、凝析油等对气体超声流合对我国多年来实施GB/T 18603 - 2001标准的实量计计量性能的影响较大。这些脏污在管壁和换能际情况调查研究的结果;通过对大量资料的收集和器上的附着和堆积，如果现场清洗维护工作不及时，分析 ,在充分掌握第一手资料 的基础上进行修订编可能会带来较大的计量偏差。一些研究表明，脏污制工作;并继续参考EN 1776:1998《供气系统●天可对某些流量计流量输出带来0. 3%以上的偏差。然气计量站●功能要求》,同时参考OIML R140:2007《气体燃料计量系统》国际建议。主要内容修3.3没有在线色谱仪评 价标准改如下:在调研中,项目组发现,大多计量站都能按GB/a.物理原理和一般要求、设计和建设以GB/TT 18603 -2001《天然气计量系统技术要求》的要求18603 -2001为基础,补充OIML R140:2007的最新在A级站配置在线色谱仪。由于我国对在线色谱技术要求;仪只是使用离线色谱仪的检定规程进行检定,获得b.发热量测量部分参考OIML R140(重点为合法的使用证书(检定证书),而没有对在线色谱仪6.4.7.4和8.8)和CBT 22723(重点为9)的内容,进行系统的评价,分析出来的天然气组成数据的偏以及 国内实际情况进行修改,重点内容为赋值和在差因气质的复杂情况而定,如果在使用过程中不及线色谱仪;时更新天然气组分,那么流量计在标准参比条件下c.天然气计量系统的可靠性与校准、投产试运、第28卷第4期黄和,等:《天然气计量系统技术要求》修订设想53运行和维护等部分,结合最新国家检定规程和流量[1] CB/T 18603 - 200 ,天然气计量系统技术要求[S].计方法标准方面的内容进行修改;黄和,游岚,罗旭翠,等.从天然气的经济价值谈d.附录A仪器仪表配备指南表A1不同等级的如何准确计量[J].天然气与石油,2007 ,25(2):37-42. .计量系统和表A2计最系统配套仪表准确度部分参黄和,徐刚,余汉成,等.国内外天然气流量计量检测技术现状及进展[J].天然气与石油，2009,27照OIML R140(重点为6中的表1、表2、表3-1和(2) :4247.表3 -2)的内容,以及国内实际情况进行修改;[4] EN 17:1998 (200) ,Gas Supply Syetems -Naural Gase.附录C性能特征JJF1059为基础,参照OIMLMeasuring Stations-Functional Requirements[S].R140(重点为附录C)的内容，以及相应计量器具检[s] OIML R 140 Editin 2000 (E), Mesuing Syseme for定规程的要求和国内实际情况进行修改;Gaseous Fuel[S].I.附录D流量计选型指南国内最新流量计方法[6] ISO/DIS 17089 part : 2008, Measureneat of Flow in标准结合国内实际情况进行修改;Closed Conduits - Ultrasonic Meters for Gas; Meters forg.附录E参照OIMLR140的内容,以及相应计Custody Transfer and Allocation Measurement[S].量器具检定规程的要求和国内实际情况进行修改，[7] GB/T 18604 -2001 ,用气体超声流量计测量天然气流量[S].重点考虑该附录存在的必要性。[8] IS0 10723 :1995 ,Natural Ga-Performance Evaluation for参考文献:on-Line Analyical Systems[S].(上接第42页)b.设置多级串联钯催反应器,逐级脱除粗氦中表4粗氦提浓装置能耗表的H2。能耗c.设置空气总管紧急切断阀,采用安全连锁控名称日消耗量能耗折算指标/MJ.d电156kw.h 10.89 MJ/(kw.h) 1 698. 84制，防止反应器超温。经现场实验表明,产品氦气中3614.19 MJ/1，150.84的H2含量脱除至I0“以下,浓度由68.30%提高至净化空气120 m'1. 59 MJ/m'190.893. 27% ,达到了产品氦气的质量技术指标。综合能耗2 040. 48 MJ/d单位能耗1. 79 M]/m'(粗氦气)[1]姚仁智. 中空纤维膜分离器提浓纯化粗氦[J].化工新型材料,1985,(1) :33-35.[2] 龙增兵. 天然气提氮技术探讨与研究[J].天然气与石4结论油,2009 ,27(4) :28-31.本文介绍钯催化脱氢反应加膜分离提纯工艺，[3] 张龙龙,蒋亚雄,巴俊洲 ,等.常温氢氧化合催化剂的研究[].催化工业,2008,16(9) :18-20.该工艺流程设计中的关键问题是防止反应器温度过蔡耀奎.薄膜滲透法精制粗氦的工艺试验与应用[].高,使装置安全、平稳运行。对此提出的措施如下:天然气工业,1990, 10(4) :73-76.a.采用自动控制手段严格配入空气量,每次空[5]王慧铭膜分离技术在油气回收过程中的应用[J].油气流量=原料气流量x(原料气氢含量+ 1% )/4/气田地面工程,2009 ,28(6) :445.2/21%。