晁宏洲，黃明基

中國石油塔里木油田分公司油氣運銷部 （新疆 庫爾勒 841000）

0 引言

國家石油天然氣大流量計量站塔里木檢定點是經原國家質檢總局批復， 在中國石油塔里木油田建設的高壓天然氣流量檢定點， 旨在完善和優(yōu)化國內天然氣實流檢定站點布局， 推進中國石油天然氣計量檢定體系的建設， 滿足新疆南疆地區(qū)天然氣貿易交接流量計的檢定需求。 塔里木檢定點工程毗鄰中國石油塔里木油田分公司輪南集氣總站，設計建立1 套天然氣工作流量標準裝置，其工藝流程如圖1。設計參數如下：工藝系統設計壓力10.0 MPa；天然氣壓力3.5～7.0 MPa；天然氣溫度-5～30 ℃；工況檢定流量25～8 000 m3/h；系統流量測量擴展不確定度優(yōu)于0.33%，k=2； 被檢流量計準確度不高于1.0 級； 被檢流量計口徑50～400 mm； 年檢定能力200 臺。

圖1 塔里木檢定點工藝流程示意圖

在工程設計和建設階段， 建設項目組對每個細節(jié)進行了深入研討，核心工作圍繞“確保裝置計量性能”展開，優(yōu)化了多項性能保障措施和檢定參數穩(wěn)定措施， 通過反復試驗對裝置性能進行初步評估和驗證。 在試運行的過程中，提出了一些增建、改進和升級的建議。

1 配套專用PID 控制器

檢定點的壓力、 流量參數需要控制在相對穩(wěn)定的范圍，為保證及時完成生產任務，提高檢定效率，壓力、溫度的控制還需要快速地穩(wěn)定。

JJG 1030—2007 《超聲流量計計量檢定規(guī)程》[1]和JJG 1037—2008《渦輪流量計計量檢定規(guī)程》[2]均規(guī)定：“在檢定過程中， 每個流量點的每次實際檢定流量與設定流量的偏差應不超過±5%”。目前塔里木檢定點的流量控制偏差見表1。

表1 檢定點流量控制偏差表

從表1 中數據可以看出， 塔里木檢定點的檢定流量控制達到了檢定規(guī)程的要求。 但從開始調節(jié)流量到流量穩(wěn)定的統計時間發(fā)現， 檢定過程中耗費的時間過長，造成工作效率低。目前塔里木檢定點的流量控制穩(wěn)定時間見表2。

從表2 中數據可以看出， 無論流量調節(jié)采用自動方式或是手工方式，穩(wěn)定時間都較長，而且手工調節(jié)反而優(yōu)越于自動調節(jié)。分析原因，可能由于自動控制邏輯不夠優(yōu)化。 參數調節(jié)精確和快速需要3 個條件來保證：優(yōu)異的閥門調節(jié)性能；在閥門開度與實際流量之間建立準確的關聯關系；控制邏輯合理，控制參數在設定值上下波動小且少。

表2 檢定點流量控制穩(wěn)定時間表

根據工程建設項目組對國內幾個天然氣實流檢定站點考察總結， 目前控制流量穩(wěn)定時間較長的現象普遍存在， 流量控制最精確和穩(wěn)定時間最短的是北京采育檢定點。 采育檢定點使用了流量調節(jié)閥廠家配套提供的專用PID 控制器，在檢定過程中可以自動、快速、準確地實現流量調節(jié)。 調節(jié)閥廠家在對閥門多次測試的基礎上，較好地掌握了閥門的性能，將調節(jié)閥性能與閥門開度進行了很好地關聯， 通過工程師編程將控制思路和邏輯在專用PID 控制器里得到了實現。 北京采育檢定點檢定流量控制方式見圖2。

專用PID 控制器是針對天然氣工業(yè)中復雜控制而設計的， 相比通用的控制系統具有更高級的PID 運算，因而具有更高的控制精度和實時性。在國內西氣東輸等大型管道工程上經過了多場合、 長時間的應用驗證，自動、方便地實現輸氣站場的壓力、流量選擇性控制和供氣流量的準確調節(jié)。

圖2 北京采育檢定點檢定流量控制方式

檢定站點運行的終極目標是實現“一鍵式”的全自動過程， 生產現場只需要做好站場運行工作和流量計拆裝工作，其他諸如檢定前管路自動平壓、檢定流程自動切換、 壓力流量自動調節(jié)、 出具證書等過程，均可在智能化檢定系統中實現。建議塔里木檢定點進一步調研、分析和借鑒相對成熟的專用PID 控制器使用情況，利用項目結余資金，為檢定點控制閥門配套采用，優(yōu)化閥門控制，提高檢定效率。

2 增建次級流量標準裝置

塔里木檢定點的最初設計和建設原則是： 只建工作流量標準裝置， 依托國家站南京分站或烏魯木齊分站的次級流量標準裝置進行量值溯源， 量值傳遞框圖見圖3。

塔里木檢定點的6 臺標準渦輪流量計和6 臺核查超聲流量計需要每年1 次送往南京或烏魯木齊分站進行檢定，路途遙遠、工作量大且需要站點停產，而且長途顛簸易損失準確度。工程設計和建設時，已預留了次級標準裝置接口， 檢定點具有低壓回氣管網，工藝流程具備建設次級標準裝置的條件，建議利用項目結余資金，加快申報建設次級標準裝置，減少對其他檢定站點的依托，提高獨立運行的能力。次級標準裝置的建立， 不但能夠解決工作標準渦輪流量計和核查標準超聲流量計的周期溯源問題， 還能為工作流量標準裝置的穩(wěn)定性考核提供更好的技術手段，進一步保證量值的準確和可靠。

圖3 塔里木檢定點量值傳遞框圖

3 增加強制密封閥的檢漏流程

為保證塔里木檢定點量傳數據準確， 在關鍵的系統上采用了密封性能好、零泄漏、并且在閥體上有檢漏口，便于經?，F場檢漏的提升桿式、全通徑強制密封球閥。建議增加泄漏監(jiān)測流程，根據流程中壓力的微小變化敏銳地察覺閥門泄漏情況， 確保完全密封。 泄漏監(jiān)測流程如圖4 所示。

圖4 強制密封閥泄漏監(jiān)測流程

4 堅持開展能力驗證

塔里木檢定點已全面完成工程建設， 通過了各方面的達標驗收。 目前，依據JJF 1033—2016《計量標準考核規(guī)范》[3]準備建標考核，并依據JJF 1059.1—2012《測量不確定度評定與表示》[4]進行不確定度的評定，需要盡快完成建標考核和機構考核，取得相關資質，開展檢定、校準工作。 從前期工作標準裝置的穩(wěn)定性測試數據來看， 裝置的各方面性能均將優(yōu)于設計指標，不但可滿足量值傳遞等業(yè)務需求，而且具備開展天然氣計量技術科學研究的能力。 塔里木盆地是我國主要產氣區(qū)， 具有國內最大的天然氣計量交接站場，各種壓力等級、各種型式規(guī)格的計量器具均有廣泛應用，而且具備油田伴生氣、凝析氣、氣藏氣等不同物性特點的氣源，對開展?jié)裉烊粴鉁y試、多相流流量測量研究具有得天獨厚的試驗條件。 塔里木油田還建設了一套1～4 500 m3/h、U=0.33%、k=2 的空氣負壓文丘里噴嘴氣體流量標準裝置。 兩套標準裝置可用于不同檢定流體、 不同檢定壓力的流量測量技術研究。正式投產后的塔里木檢定點，按照GB/T 27025—2008 《檢測和校準實驗室能力的通用要求》[5]等標準要求，專業(yè)規(guī)范運行，積極參與和主動開展國內天然氣實流檢定站點間的計量比對，堅持能力驗證，提升業(yè)務開展和科學研究的能力水平。

5 結束語

1）塔里木檢定點高壓天然氣流量標準裝置現有的壓力調節(jié)、 流量調節(jié)工藝配套專用的PID 控制器，是提高檢定效率的直接有效的措施。如果配套專用的PID 控制器，檢定效率約可以提高一倍。

2）為塔里木檢定點高壓天然氣流量標準裝置增加泄漏監(jiān)測流程，可以杜絕非計量漏失，提高檢定準確性，確保裝置計量性能。

3）塔里木檢定點在現有工作級流量標準裝置的基礎上，增建次級標準，更符合地處邊疆、不方便對外送檢的實際情況。 減小了對其他檢定站點的依存度，借助于塔里木多氣源、高壓力、大氣量的優(yōu)勢，為行業(yè)、國內開展天然氣計量技術研究創(chuàng)造了條件。適應大口徑（≥400 mm）濕天然氣計量測試的應用，建議再對塔里木檢定點工作級標準裝置的能力適當擴大。塔里木檢定點在現有條件下，不做任何工藝上的改造，可以保證檢定氣量達到15 000 m3/h，滿足標準裝置檢定DN500 mm 流量計的需要。 必要時再申請增建原級標準裝置，促使檢定點換擋升級，在油氣田上游領域，與國家站成都分站互相開展計量比對，進行能力驗證，統一天然氣量值，提高天然氣貿易計量準確度。