燃气输差的成因分析与控制技术研究

1 燃气输差的成因分析与控制技术研究燃气输差的成因分析与控制技术研究 彭雪锋 1 董事尔1 池品珊2 杜彦平2 1 西南石油大学建筑工程学院 四川成都 610500 2 四川博能燃气股份有限公司 四川青白江 610300 摘摘 要要 天然气流量输差管理是天然气供应企业经营和管理中的一项重要的技术基础工作 是企业经营管 理考核的一项主要指标 如何保证天然气的准确计量 尽量减小天然气的购销计量差 已成为行业关注的 焦点 准确的计量不仅能保证公正的贸易结算 而且能反映管网的漏损情况 确保安全生产 对燃气公司 的效益和安全生产有着较大影响 只有针对输差产生的不同原因 采取不同的措施 才能有效地控制输差 本文以四川博能燃气公司为例 详细阐述了天然气购销输差产生的原因 并对输差的产生的原因及特性进 行了分析研究 提出了一系列控制天然气输差的技术措施 关键词关键词 燃气 计量 输差 分析 控制 基金项目 基金项目 西南石油大学校级基金项目 2007XJZ057 南充市自然科学基金项目 N2007 ZC003 作者简介 作者简介 彭雪锋 1974 09 男 四川成都人 在读工程硕士研究生 主要从事城市燃气工程的研究与应用 Email pengxflj Tel 028 83682507 1 前言前言 众所周知 城市管道燃气公司 以下简称燃 气公司 是以上游气源为资源 以城市输配管网 为手段 向千家万户供应管道燃气的经营企业 它所面对的市场和客户具有点多 线长 面广的 特点 同时 燃气公司一般只是中间商 是从上 游企业批发天然气后零售到各用户 它所获取的 合法利润主要来源于批零价差 因此把天然气流 量输差控制在合理范围是燃气公司的核心业务工 作 它既直接关系公司的盈利能力 又关系安全 生产 2 输差产生的原因分析输差产生的原因分析 2 1 输差的定义输差的定义 输差 即各地燃气公司的外购气量 Q1与销售 气量 Q2之间的差额 又称购销差 作为燃气公司 其输差可分为两级 第一级为上游气源提供单位 配气站和燃气公司门站交接的差 常称为交接输 差 第二级为燃气公司接收的气量与销售出的气 量 含自用量 之差 常称为中间输差 由于贸 易结算均以供方计量为准 故直接影响经济效益 的差是上游气源提供单位的计量数与销售量之差 可称为进销输差 显而易见 进销输差直接影响 经济效益 2 2 输差产生的原因输差产生的原因 对于一个城市燃气公司来说 产生进销输差 是不可避免的 但应将它控制在合理 允许的范 围之内 要合理控制进销输差 则对其所产生的 原因不可不察 笔者结合多年的实践经验 将输 差产生的原因归纳为以下四条 2 2 1 参比条件不同所带来的差参比条件不同所带来的差 国家规定 以体积量进行贸易结算的气体对 其压力温度条件规定为绝对压力 101 325KPa 温 度 20 称为标准参比条件 又称为标准状态 而在实际测量时往往不是标准状态 使得测量出 的结果与真实值不符 所以要对测得的量值进行 温度压力修正 流量计指示工作条件下的气体体 积 要得到标准体积 须按下式进行温度压力修 正 Qn 293 15 P Pa 0 103 25 273 15 t Q 式中 P 为工作状态下的气体表压力 MPa Pa 为当 地大气压 MPa t 为工作条件下的气体温度 Q 为流量计指示值 m3 1 燃气公司上游单位是以标准参比条件下的气体体 积量与燃气公司进行贸易结算 而燃气公司与民 用户则无法按标准参比条件结算 因为造价原因 不可能对千家万户的气表装上压力和温度补偿装 置 压力升高1 kPa 计量损失约1 温度降低10 2 将使燃气计量损失约3 5 2 由于民用压力 一般在5KPa以下 加上成都地区的年平均大气压 96 2KPa 则压力与参比条件差得不多 可以忽略 不计 但温度则不然 成都地区的年平均温度为 15 则供气方因温度不能修正流量数而带来的 损失约在2 左右 大气压越高 气温越低的地区 损失越大 2 2 2 管网漏损所带来的差管网漏损所带来的差 天然气流动状态时的自然损耗 可根据运动流 体的力学规律 按下式求出 cTahkQ1T2PP 21 工标损 Q损 天然气损量 K 城内管网 设施天然气静止状态时小时 气损量 P1 P2 城内管网始末端压力 MPa h 有效计量时间 T 标 标准状态下气体温度 293 15K T工 工作状态下气体流动温度 293 15 t2 K t2 工作状态下气体实测温度 a 各时间段差压量程系数 1 H 100 H 实际查压量程 C 天然气密度 根据某公司的实测 其自然损耗达全天气量 的 7 1 3 另外 管网漏损有非正常漏损 任何输气管 网由于其点多 面广 其上有法兰 接头 阀门 诸多可泄漏点 加上管网设施常年受风吹雨淋地 下腐蚀 设施老化严重 普遍存在着 跑 冒 滴 漏 现象 其泄漏量很难估计 它包 括管网锈蚀穿孔 外来原因机械损伤破裂未能及 时发现的泄漏 突发事故的泄漏 施工单位因地 下状况不明盲目开挖挖断管线造成的泄漏 管线 整改放空置换掉的气量等 由于非正常泄漏一般 很难估计其准确量 故而形成输差 也是输差中 占比重较大的一类 2 2 3 计量仪表所带来的差计量仪表所带来的差 计量仪表所带来的差情况较为复杂 主要有 以下几种情况 1 上级计量取有利参数所带来的差 上游 单位给城市燃气公司供气 其计量方式一般采用 孔板流量计 由于孔板流量计非直读仪表 系间 接测量 它由一次差压发生装置 二次取压装置 三次模数转换系统 四次流量积算系统组成 其 系统不确定度一般应在 1 1 5 之内 4 5 取较 大置信因子情况下 间接测量常需根据不同的 情况人为输入各种参数方能最后得出结果 而各 种参数在标准中往往规定为一个范围 即取大取 小都是符合标准的 因此 上游单位往往选取利 于供方的参数 例如为省事 上游单位带入的大 气压值一般用标准参比条件的绝对压力代入即 101 325KPa 而成都地区的年平均大气压却只有 96 2KPa 这就使测量结果产生了不利于购方的附 加误差 流量计算软件采用不同的标准 也将产生计量差 新标准GB T21446 2008与SY T6143 1996比 在某 些关键的参数上采用了两种不同的流量数学模型 包括对流出系数和超压缩因子计算进行了重新规 定 修改了流出系统的计算公式 推荐了更加合理 的计算公式 新标准采用GB T17747 2 1999 标 准计算超压缩系数比老标准采用AGA NX 19 计 算要更准确 计量要多些 对供气方更有利 系数修正对计量的影响 主要是测量管内部粗糙 度修正系数 Re和孔板开孔入口边缘尖锐度修正系 数bk 节流装置在使用过程中其冲刷 腐蚀情况 不同 特别是孔板直角入口边缘和测量管内壁的 冲刷尤为严重 这将影响到孔板直角入口边缘圆 弧半径rk和测量管内表面粗糙度算数平均偏差Ra的 标准规定 流出系数C将发生变化 流量测量不确 定度超过估算值 为了避免这种超差 推荐更换 新孔板和新测量管 若要继续使用可求出rk和粗糙 度算数平均偏差Ra 对流出系数C修正后再使用 修正公式为 C C Re bk 6 C 修正后的流出系数 C 标准流出系数 Re 管道粗糙度修正系数 bk 孔板开孔入口边 缘尖锐度修正系数 在计算机上设定时 钢管内壁等效绝对粗糙度K的 取值范围一般为0 1 0 3 不管是取0 1还是0 3都取 大了 根据GB T21446 2008表A 2 7新冷拔无缝钢 管的K 0 03 而测量管的内壁是镗过的 内壁达到 了 5 K值很小 可忽略不取 若取0 3 将使计量增加 约0 4 对孔板开孔入口边缘尖锐度修正系数bk计 3 算机上一般采取设置使用年限来修正 一般取1 2年 取 1年将使计量增加约1 若取2年将使计量增加约 2 7 对于新安装的测量管和孔板是否需要修正 以及修正参数的取值大小直接影响的计量的多少 对上游供气方我们可以去据理力争 对下游用户 我们可以取上限值 上级计量气体组分变化时 流量计算机上相应 的参数未及时修改造成计量差 涡轮流量计压缩系数未修正带来的差 2 流量计失准所带来的差 任何设备的运 行使用在一定的时期后都会发生问题 需进行正 常的检查维护 保养 维修 直至更换 对于流 量计发生问题 一般表现为失准 对于不同的计 量器具 其失准方向有规律性 例如气体流量计 中的涡轮流量计 膜式煤气表失准后均使仪表走 字变慢 这是由于涡轮流量计中的轴承在长期运 行中受污染产生过大摩擦力造成 而膜式表的滑 阀长期运行后其密封面被破坏产生内漏也使所计 量少于实际量 据笔者统计 膜式表运行三年后 其误差可达 5 6 这个值已不在检定规程允 许值以内了 3 仪表运行失态 一台计量仪表有很多技 术性能参数 其中仪表量限是重要性能参数 按 常规 仪表运行宜在最大量的 30 80 之间运行 最为合理 仪表运行失态主要表现为两个方面 其一是仪表选型与实际用气状态不符合 用户申 报的小时流量是极不可靠的 往往出入很大 给 仪表选型造成困难 我公司曾发生多起此类选型 失误的情况 其二是企业用气状况发生变化 例 如企业扩产或减产 新增了小流量用气点等而导 致仅在小流量用气点用气时流量计在流量范围的 下限运行甚至流量计不走字 4 人为破坏计量表 在每次安全检查中 均多次发现用户私自拆卸敲打 损坏表头等多种 破坏计量表性能的方法使表不走或慢走 5 仪表安装不正确所带来的差 例如没有 将所安装的系统在拆卸仪表状态下吹扫洁净 仪 表的前后直管的长度不够 导压管弯曲半径不够 法兰上黄油过多而堵塞仪表计量 焊渣卡住计量 涡轮 计量表的工作环境差 如震动 强电流 强磁场等环境 等 2 2 4 其它正常和非正常原因所带来的差其它正常和非正常原因所带来的差 非法偷气 私自接气 抄表人员产生的粗大 误差如数据抄错 该进行系数换算的未进行换算 系数设置不合理 漏抄表 以估计代替抄录 抄 表时间的不可能完全一致以及与上游单位的截止 时间不一等等也会成为输差因素 2 3 输差特性分析输差特性分析 2 3 1 输差产生的特性输差产生的特性 根据前述输差产生的各种原因 我们可以归 纳其产生特性为 新建管网输差小 年代久远的 管网输差大 季节变换使输差发生变化 如成都 地区 一般在 3 10 月份 输差小 因为气温与 标准参比条件温度相差不大 在 12 月输差大小发 生急剧改变 以博能燃气公司为例 每年 11 月底 至 12 月 气温发生了较大变化 远离了标准参比 条件 这种变化可导致未进行温度补偿的气量输 差可达到 5 2 3 2 隐蔽性 时效性隐蔽性 时效性 输差产生往往是渐近的 隐蔽的 当它产生 时不易立即发现 因为我们的数据采集手段目前 尚不能达到按天进行汇总的水平 其滞后反映时 间至少一个月 因此 它所带来的损失也具有隐 蔽性 不易引起重视 这就更具有危险性和麻痹 性 3 输差控制与管网管理技术研究输差控制与管网管理技术研究 3 1 输差大小的分档输差大小的分档 输差大小既关乎公司效益与燃气管网的安全 又不可避免 因此因对其大小应该进行定量管理 根据上述输差产生原因分析 结合笔者多年的实 际经验 我们认为输差在 3 以内为优良控制状态 可说明计量管理好 管网基本无泄漏 输差在 3 6 之内 为正常控制状态 当输差大于 8 即进入了危险状态 应采取积极应对措施 若输差超过 15 20 之间 则输气价差完全丧失 则企业将无利可赢 且会带来严重的燃气管网安 全事故 则必须下大本钱整改 3 2 输差输差管理管理 3 2 1 人人有责人人有责 4 根据前面的分析可知 燃气公司的输差是与 生俱来的 我们始终很难消灭它 但我们又必须 控制它 要把它控制在合理的范围内 这是燃气 公司的必修课 必须年年讲 月月讲 天天讲 一刻也不能放松 每一个从事燃气主业的工作人 员必须树立 计量就是计钱 输差就是输钱 的 强烈观念 始终把减少输差作为重要工作常抓不 懈 输差可能像一个不收敛的函数 但我们始终 要使它向零趋近 因此 减少输差决不仅是某一 个部门的工作 而是人人有责 3 2 2 管好管网管好管网 首先 要严把新建管线质量关 避免老的管 网泄漏未彻底解决 新的管网又产生泄漏 新建 管线应从原材料采购 施工人员技术水平和责任 心 施工机具配套齐全 完好 施工过程监督等 方面把关 特别是计量仪表安装 质管人员一定 要到现场 旁站 不合要求 坚决反工 不要怕 麻烦和 得罪人 大流量用户的计量仪表安装 后一定要经公司组织验收后方能投入运行 其次 要坚决整改不可靠 年代久远 泄漏 严重的管线 不要怕花钱投入 这是一本万利的 事 对于有些供气总表的更换 不要过多因为谁 承担更换费用的争执而延误时间 其计量损失往 往会比一只气表费多几十倍 第三 对现有管网应进行合乎市容标准的标 志 例如用专用彩砖标志街道下的管网 用标志 桩标志野外管网 尽量避免施工作业给管网带来 的临时破坏 第四 有计划地巡查管网 及时发现管网上 是否有土建施工或其它可能危害管线的情况 对 于干线 每年至少全面检漏一次 对于支线 每 年至少两次 对于年代较久的支线每季不少于一 次 对于花园小区 在发现总表和户表输差过大 也应及时对其庭院管网进行检漏 3 2 3 管好计量仪表管好计量仪表 要从设计选型配备开始把关 选型阶段往往 考虑的是设备最大流量不超出流量计的上限 而 对于用气设备各个流量段的使用概率及其误差区 域未加考虑 这样导致流量计在实际使用中均未 超出其流量上限 但是小流量段或常用流量段误 差偏大 因此 对于用气设备较复杂的工商客户 的计量 不仅要考虑流量计的选型 而且还须考 虑选择何种计量方式 以确保计量结果的可靠 7 对于民用户 比较容易 但要坚持对气表不出户 的小区安装计量总表 以便于将输差核算到小区 小区总表一律使用膜式气表 因为膜式表量程比 大 1 100 灵敏度高 稳定可靠 对于工业 用户 设计人员一定要深入现场将用户的用气点 用气量 用气规律搞准 设计人员要弄清用户工 业生产的工艺特点 帮助用户核算其各点小时流 量 包括最大小时流量 常用小时流量 最小小 时流量 这是保证选好配好计量仪表的前提 对 流量大于20000 m3 h且稳定的用户坚持上孔板流量 计算机系统 因孔板流量计有很多参数设置 这 样供气方可以掌控有利于己方的参数设置的主动 权 对流量波动较大的用户选用智能型涡轮流量 计 并尽量选用进口的 对流量范围过宽的则对 小流量用气点采取分点计量 另外为加强对计量 设备的监控与管理 在购入方面安装一套与上游 一样的孔板流量计算机系统以便作比较 8 当出现 较大计量差时 对上游计量的参数设置进行核对 对大流量用户坚持上数据远传系统 以便于实时 监控 提高流量计精度与适用性等 决不能允许 设计人员在仪表选型上马虎凑合 不负责任 给 输差产生埋下定时炸弹 对在用仪表一方面坚持周期送检制度 其送 检周期笔者以为可采用下表 1 所列时间 表表 1 仪表建议送检周期仪表建议送检周期 仪表类型检定周期 月 工业孔板流量计系统24 门站孔板流量计系统36 工业涡轮流量计12 民用膜式表 J6 36 民用户表安装前一次性检 定期报废 另一方面是对在用仪表管理的要培训专门人 员 配备专用仪器 以便携式为好 定期非法 定的巡检在用工业计量仪表 防止计量仪表出现 不正常运行 特别是对大型用户每天进行检查和 气量分析 如发现有失准的应立即拆下送法定授 权机构检定判别 对于其超差的要坚决报废更换 3 2 4 改善管理改善管理 博能燃气公司的输差控制一直控制在 3 之内 这是有关部门工作做得细的原因 当然万事万物 5 没有止尽 需改进的方面很多 目前要从统计方 法 配备必要手段 细化输差核算分析 量化各 种产生的环节上改进工作 例如要克服截止时间 不统一的问题 可采用平均输差计算方法 即每 月统计后应将年