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摘要：天然气流量计量不但影响公平的贸易结算，而且关系到企业的利益与信誉。而计量的准确度受多种因素影响，本文分析了盐城气田单井计量输差和集气站外输输差问题的原因，提出了减少误差的措施。
关键词：天然气；计量；标准孔板流量计；误差
The analysis and solutions of statistical deviation of yancheng gas station
Jiangsu oilfield No.1 factory of producing test
Address: Construction station of ground, Jiangsu oilfield No.1 factory of producing test
Zhenwu town, Jiangdu city, Yangzhou city , Jiangsu province
To Haifei Zhang
Post code:225265
Abstract: The flow measurement of Natural gas not only affect the fair trade settlement, but also related to the benefit and reputation of enterprise. The measurement accuracy is affected by many factors, This paper analyzes the reason of transmission difference problem between Yancheng gas field single well measurement and outside transmission of field gas gathering station, which also proposed the measure of reduce the error.
Key words: natural gas; measurement; standard orifice flowmeter; error
0 引言
天然气输差是指平衡商品天然气中间计量与交接之间流量的差值，是控制输气成本的一个最为关键的指标，它不仅反映计量工作的好坏,而且直接关系到企业的切身经济利益。通过加强天然气计量输差管理和控制，可有效降低因输差带来的潜在利润流失，提高企业内部计量水平与管理水平。盐城气田至门站无途泄流量，输差基本由集气站出站计量和门站外销计量结果产生，但一直以来，由于多种原因导致输差偏大，且规律性不强，严重影响系统运行分析（如流量计比对、管输分析、工况分析等），已成为制约管理水平提升和企业发展的关键问题，必须找出造成输差偏大的原因，并采取对策，以便加强对输差的控制。
1 集气站天然气计量系统组成
集气站天然气计量系统由单井计量和外输计量两部分组成，两者的仪表选型基本相同，均选用差压式标准孔板流量计，安装方式也基本相同，单井计量系统用以标定单井产气量，外输计量系统用以计算输往门站的天然气量。集气站天然气计量系统由单井计量和外输计量两部分组成，两者的仪表选型基本相同，均选用差压式标准孔板流量计，安装方式也基本相同。单井计量系统用以标定单井产气量，外输计量系统用以计算输往门站的天然气量。
2 基于标准孔板流量计的天然气流量测量
2.1 标准孔板流量计的原理[1]
标准孔板流量计测量天然气流量的原理是能量守恒定律和流动连续性方程。当天然气流经节流装置时，流束在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，导致孔板前后产生静压力差(差压)。气流的流速越大，孔板前后产生的差压也越大，因此可通过测量差压来衡量天然气流过节流装置的流量大小。
2.2. 标准孔板流量计的组成
标准孔板（下称孔板）流量计由孔板节流装置、信号引线和二次仪表组成[2]。孔板节流装置是孔板流量计的主体，当流体流过装置时能正确、准确产生差压及相关参数信号。采用配套的二次测量仪表正确、准确检测这些信号，然后通过标准文件规定的公式计算流量。孔板节流装置包括孔板、孔板夹持器和上下游直管段孔板，是产生差压的关键零件，差压是测量流量的必要参数，常称为一次元件。孔板流量计的二次仪表是压力、差压和温度等检测元件直至显示和记录出流量来所用计算计量仪表的总称，包括所需参数测量仪表，如温度传感器、压力和差压变送器、密度传感器和气分析仪表等。
3 计量系统误差产生原因
导致集气站两计量系统出现误差的原因主要有以下几方面：
1). 仪器本身产生的误差。主要有以下10方面的因素：(1)孔板入口直角銳利度。(2)管径尺寸与计算不符。(3)孔板厚度误差。(4)节流件附件产生台阶、偏心。(5)孔板上游端面平度。(6)环室尺寸产生台阶、偏心。(7)取压位置。(8)焊接、 焊缝突出。(9)取压孔加工不规范或堵塞。(10)节流件不同轴度。
集气站单井计量系统、外输计量系统仪器本身产生误差的方面主要是取压位置。在工艺流程设计时，由于考虑不周全，两计量系统取压点均设在孔板的下游，严重悖离了标准，影响了静压取值的准确性。
2). 安装不符合标准要求
（1）单井孔板流量计的上游直管段长度不够
管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的，主要原因是现场条件不能满足直管段要求的长度。在《用标准孔板流量计测量天然气流量》(SY/6143-2004)中明确规定，孔板上游直管段长度与管内径D的关系，当孔板流量计前存在单个90°弯头在任意平面上两个90°弯头的情况，其上游直管段长度L的取值应满足L≥30D，实际L值却不足20D。
（2）外输孔板流量计下游直管段后调节阀的影响
高级孔板阀下游直管段的规格为∅168×7.5 mm，为控制系统压力，距高级孔板阀3.5 m处装有DN80mm的压力调节阀，因此调节阀前后都装有大小头，加之调节阀工作时开度不断变化，产生气流扰动、形成涡流，影响通过孔板的气流流态，从而对计量结果的准确构成较大影响。根据标准要求，节流件调节阀应该装在上游直管段外，而本计量系统压力调节阀装在高级孔板阀下游，不符合标准标示，这也造成计量存在较大误差。
3). 流量计算程序不完善
集气站流量计算程序设计时采用在线编程，即程序存在不足。虽大部分已弥补、修正，但仍存以下问题：
（1）、由于是现场编流量计算程序，计量程序本身存在着计算不准确的问题。
（2）、差压、静压、温度等流量计算数据采集系统的精度没有保证。
（3）、计算程序本身的流量累计也存在较大的误差。
（4）、差压、静压、温度等流量计算参数仪表本身的精度不高。
4). 测量仪表精度不高
这方面主要表现在压力变送器、差压变送器和温度变送器的精度不高，不确定度偏大，较为明显的是压力、差压变送器，存在稳定性差、故障多、受温度影响剧烈等问题，其测量结果误差必然偏大，直接影响最终计量的准确性。
5). 含水及其它杂质造成的误差
从地层中开采出来的天然气，虽经分离、除尘、过滤，但因其所含成份十分复杂，从单井、集气站、到门站，气体组分各不相同，所以节流装置在使用中所受到的腐蚀亦各不同。特别对孔板直角人口边缘和测量管内壁的冲刷、腐蚀尤为严重，这将影响孔板直角入口边缘弧半径rk和测量管内壁的相对粗糙k/d的规定标准，流出系数c将发生变化，因而可能导致其值超出《SY/T 6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量》所给出的不确定度范围，使计量误差增大。
6). 人员操作
由于天然气中含有凝析油、水、微量粉尘等杂质，若操作人员未及时检查、保养、排污等，会造成水、凝析油积聚在设备中，并随气流进入输气管道，造成设备、管道腐蚀，影响管道输送能力，冬季还会造成管线或引压管冻堵，影响仪表计量的准确性。
4 减少计量误差的对策
1)．规范仪器仪表的安装
对照《SY/T 6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量》，对现场仪器仪表的安装进行规范，使之符合要求，需要规范和调整的主要有以下几方面：
（1）更改取压点的位置，从下游更改至上游指定位置。
（2）单井计量部分延长上游直管段长度L至30D以上。
（3）进一步论证站控工艺及参数，调整外输流量计后端调节阀的位置，移动至孔板流量计前端，且远离流量计。
2). 优选二次仪表
将原有压力变送器、差压变送更换为美国ROUSEMOUNT公司3051系列变送器，并选择合适的量程，使之完全符合标准要求，同时更换高精度的温度变送器。在日常使用中，加强标定、检测工作，努力缩小仪表原因造成的误差。
3). 完善计量程序
针对流量计算程序中不完善之处，深入分析造成累積流量偏小的原因，优化算法，完善流量计算程序。
4). 加强设备的维护保养，提高人员素质
在日常使用过程中，应做好系统、设备、仪表的维护、保养工作，延长其使用寿命，减小计量误差。优化生产参数，做好天然气分离、除尘等净化工艺，保证气质。对计量技术人员不定期的进行在外学习、交流,对计量检定人员可以适当的采取内部培训的方式,改善计量队伍的结构,加强单位计量部门的计量管理,逐步提高计量人员的技术素质。进一步强化标准宣贯力度，使操作人员吃透标准精髓，严格按标准规定使用、处理数据，不断提升计量精度。
5 结论
天然气流量计量是盐城气田集气站的重要组成部分，生产中存在的计量误差是必须解决的问题。本文分析并指出了产生计量误差的各种原因，并提出了解决办法。通过分析总结发现，安装过程中的不严谨、不规范，设计、仪表选型时标准过低，以及程序设计中的小漏洞，日常管理中的小疏忽，都会对计量的准确度造成比较大的影响。因此，为提高计量精度，必须严把设计关，提高标准，安装过程中严格按规范操作，并强化日常管理，多方入手，才能减小计量误差，提高经济效益和社会效益。
参考文献
[1]SY/T 6143—2004, 用标准孔板流量计测量天然气流量. 国家发展和改革委员会发布.
[2]刘培宗, 标准孔板流量计测量天然气流量的误差分析[J]. 科技创新导报, 2009, 6: 92-92.
关键词：天然气；计量；标准孔板流量计；误差
The analysis and solutions of statistical deviation of yancheng gas station
Jiangsu oilfield No.1 factory of producing test
Address: Construction station of ground, Jiangsu oilfield No.1 factory of producing test
Zhenwu town, Jiangdu city, Yangzhou city , Jiangsu province
To Haifei Zhang
Post code:225265
Abstract: The flow measurement of Natural gas not only affect the fair trade settlement, but also related to the benefit and reputation of enterprise. The measurement accuracy is affected by many factors, This paper analyzes the reason of transmission difference problem between Yancheng gas field single well measurement and outside transmission of field gas gathering station, which also proposed the measure of reduce the error.
Key words: natural gas; measurement; standard orifice flowmeter; error
0 引言
天然气输差是指平衡商品天然气中间计量与交接之间流量的差值，是控制输气成本的一个最为关键的指标，它不仅反映计量工作的好坏,而且直接关系到企业的切身经济利益。通过加强天然气计量输差管理和控制，可有效降低因输差带来的潜在利润流失，提高企业内部计量水平与管理水平。盐城气田至门站无途泄流量，输差基本由集气站出站计量和门站外销计量结果产生，但一直以来，由于多种原因导致输差偏大，且规律性不强，严重影响系统运行分析（如流量计比对、管输分析、工况分析等），已成为制约管理水平提升和企业发展的关键问题，必须找出造成输差偏大的原因，并采取对策，以便加强对输差的控制。
1 集气站天然气计量系统组成
集气站天然气计量系统由单井计量和外输计量两部分组成，两者的仪表选型基本相同，均选用差压式标准孔板流量计，安装方式也基本相同，单井计量系统用以标定单井产气量，外输计量系统用以计算输往门站的天然气量。集气站天然气计量系统由单井计量和外输计量两部分组成，两者的仪表选型基本相同，均选用差压式标准孔板流量计，安装方式也基本相同。单井计量系统用以标定单井产气量，外输计量系统用以计算输往门站的天然气量。
2 基于标准孔板流量计的天然气流量测量
2.1 标准孔板流量计的原理[1]
标准孔板流量计测量天然气流量的原理是能量守恒定律和流动连续性方程。当天然气流经节流装置时，流束在孔板处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力降低，导致孔板前后产生静压力差(差压)。气流的流速越大，孔板前后产生的差压也越大，因此可通过测量差压来衡量天然气流过节流装置的流量大小。
2.2. 标准孔板流量计的组成
标准孔板（下称孔板）流量计由孔板节流装置、信号引线和二次仪表组成[2]。孔板节流装置是孔板流量计的主体，当流体流过装置时能正确、准确产生差压及相关参数信号。采用配套的二次测量仪表正确、准确检测这些信号，然后通过标准文件规定的公式计算流量。孔板节流装置包括孔板、孔板夹持器和上下游直管段孔板，是产生差压的关键零件，差压是测量流量的必要参数，常称为一次元件。孔板流量计的二次仪表是压力、差压和温度等检测元件直至显示和记录出流量来所用计算计量仪表的总称，包括所需参数测量仪表，如温度传感器、压力和差压变送器、密度传感器和气分析仪表等。
3 计量系统误差产生原因
导致集气站两计量系统出现误差的原因主要有以下几方面：
1). 仪器本身产生的误差。主要有以下10方面的因素：(1)孔板入口直角銳利度。(2)管径尺寸与计算不符。(3)孔板厚度误差。(4)节流件附件产生台阶、偏心。(5)孔板上游端面平度。(6)环室尺寸产生台阶、偏心。(7)取压位置。(8)焊接、 焊缝突出。(9)取压孔加工不规范或堵塞。(10)节流件不同轴度。
集气站单井计量系统、外输计量系统仪器本身产生误差的方面主要是取压位置。在工艺流程设计时，由于考虑不周全，两计量系统取压点均设在孔板的下游，严重悖离了标准，影响了静压取值的准确性。
2). 安装不符合标准要求
（1）单井孔板流量计的上游直管段长度不够
管线布置的偏离造成的安装误差是普遍性的，主要原因是现场条件不能满足直管段要求的长度。在《用标准孔板流量计测量天然气流量》(SY/6143-2004)中明确规定，孔板上游直管段长度与管内径D的关系，当孔板流量计前存在单个90°弯头在任意平面上两个90°弯头的情况，其上游直管段长度L的取值应满足L≥30D，实际L值却不足20D。
（2）外输孔板流量计下游直管段后调节阀的影响
高级孔板阀下游直管段的规格为∅168×7.5 mm，为控制系统压力，距高级孔板阀3.5 m处装有DN80mm的压力调节阀，因此调节阀前后都装有大小头，加之调节阀工作时开度不断变化，产生气流扰动、形成涡流，影响通过孔板的气流流态，从而对计量结果的准确构成较大影响。根据标准要求，节流件调节阀应该装在上游直管段外，而本计量系统压力调节阀装在高级孔板阀下游，不符合标准标示，这也造成计量存在较大误差。
3). 流量计算程序不完善
集气站流量计算程序设计时采用在线编程，即程序存在不足。虽大部分已弥补、修正，但仍存以下问题：
（1）、由于是现场编流量计算程序，计量程序本身存在着计算不准确的问题。
（2）、差压、静压、温度等流量计算数据采集系统的精度没有保证。
（3）、计算程序本身的流量累计也存在较大的误差。
（4）、差压、静压、温度等流量计算参数仪表本身的精度不高。
4). 测量仪表精度不高
这方面主要表现在压力变送器、差压变送器和温度变送器的精度不高，不确定度偏大，较为明显的是压力、差压变送器，存在稳定性差、故障多、受温度影响剧烈等问题，其测量结果误差必然偏大，直接影响最终计量的准确性。
5). 含水及其它杂质造成的误差
从地层中开采出来的天然气，虽经分离、除尘、过滤，但因其所含成份十分复杂，从单井、集气站、到门站，气体组分各不相同，所以节流装置在使用中所受到的腐蚀亦各不同。特别对孔板直角人口边缘和测量管内壁的冲刷、腐蚀尤为严重，这将影响孔板直角入口边缘弧半径rk和测量管内壁的相对粗糙k/d的规定标准，流出系数c将发生变化，因而可能导致其值超出《SY/T 6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量》所给出的不确定度范围，使计量误差增大。
6). 人员操作
由于天然气中含有凝析油、水、微量粉尘等杂质，若操作人员未及时检查、保养、排污等，会造成水、凝析油积聚在设备中，并随气流进入输气管道，造成设备、管道腐蚀，影响管道输送能力，冬季还会造成管线或引压管冻堵，影响仪表计量的准确性。
4 减少计量误差的对策
1)．规范仪器仪表的安装
对照《SY/T 6143—2004用标准孔板流量计测量天然气流量》，对现场仪器仪表的安装进行规范，使之符合要求，需要规范和调整的主要有以下几方面：
（1）更改取压点的位置，从下游更改至上游指定位置。
（2）单井计量部分延长上游直管段长度L至30D以上。
（3）进一步论证站控工艺及参数，调整外输流量计后端调节阀的位置，移动至孔板流量计前端，且远离流量计。
2). 优选二次仪表
将原有压力变送器、差压变送更换为美国ROUSEMOUNT公司3051系列变送器，并选择合适的量程，使之完全符合标准要求，同时更换高精度的温度变送器。在日常使用中，加强标定、检测工作，努力缩小仪表原因造成的误差。
3). 完善计量程序
针对流量计算程序中不完善之处，深入分析造成累積流量偏小的原因，优化算法，完善流量计算程序。
4). 加强设备的维护保养，提高人员素质
在日常使用过程中，应做好系统、设备、仪表的维护、保养工作，延长其使用寿命，减小计量误差。优化生产参数，做好天然气分离、除尘等净化工艺，保证气质。对计量技术人员不定期的进行在外学习、交流,对计量检定人员可以适当的采取内部培训的方式,改善计量队伍的结构,加强单位计量部门的计量管理,逐步提高计量人员的技术素质。进一步强化标准宣贯力度，使操作人员吃透标准精髓，严格按标准规定使用、处理数据，不断提升计量精度。
5 结论
天然气流量计量是盐城气田集气站的重要组成部分，生产中存在的计量误差是必须解决的问题。本文分析并指出了产生计量误差的各种原因，并提出了解决办法。通过分析总结发现，安装过程中的不严谨、不规范，设计、仪表选型时标准过低，以及程序设计中的小漏洞，日常管理中的小疏忽，都会对计量的准确度造成比较大的影响。因此，为提高计量精度，必须严把设计关，提高标准，安装过程中严格按规范操作，并强化日常管理，多方入手，才能减小计量误差，提高经济效益和社会效益。
参考文献
[1]SY/T 6143—2004, 用标准孔板流量计测量天然气流量. 国家发展和改革委员会发布.
[2]刘培宗, 标准孔板流量计测量天然气流量的误差分析[J]. 科技创新导报, 2009, 6: 92-92.