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影响取样器测量天然气热值精度的因素

2022-03-17

1天然气取样器测量天然气热值的运行模式


现场使用的天然气取样器测量天然气热值时,有两种运行模式。一种是Flow模式,根据流量计的实际流量进行取样。当通过流量计的流量达到设定的额定参数时,集散操作和监控系统(DCS)会发出取样信号,取样器中的控制器接收取样信号的指令,开始移动取样;另一种是Time模式,在额定时间后取样。每当设定的额定时间,取样器中的控制器都会发出自动取样指令,无需DCS发出取样信号,以此完成自动取样测量天然气热值的目的。


对2018年取样器运行情况进行了调试和数据收集,发现每月样品数量仅为规定数量的78%-85%左右(表1)。这是因为Flow模式下的信号传输指令与现场取样器的接收次数不一致。每次设置取样节点时,信号传输指令需要跳转2-3次来进行取样并测量天然气热值,而现场取样器只接受一次取样指令,导致信号传输指令提前完成,现场取样器未获得设定要求的数量。我们测试了天然气取样器在time模式下的运行。与Flow模式相比,动作效率显著提高,实际动作数达到规定的97%以上(表2)。


影响取样器测量天然气热值精度的因素


2天然气取样器样品的代表性


虽然Time模式可以更准确地完成天然气热值测量取样动作,但这种定期定点的天然气取样对天然气生产在一定时期内顺利输出具有一定的可行性和代表性。在天然气输出的实际过程中,由于上游的日常维护或其他特殊维护,以及下游用户的时间和季节性需求造成的输气量波动,取样的代表性很容易受到下游买家的质疑。


通过观察2019年部分月份的天然气试验数据,可以看出天然气中的丙烷成分影响较大,其中1-2月是农历春节假期工业用户用气量较低,6月是中国南方夏季用电高峰期,7月是天然气终端每年的定期额定检修。在上述外部输送波动较大的情况下,如果不及时调整取样方法,取样不能清楚反映外部输送天然气成分及天然气热值的实际差异。如果将有争议的天然气成分输入超声波流量计算机,买卖双方很容易形成测量纠纷和纠纷。


3天然气取样器的取样精度


根据取样器的工作原理,取样器本质上是一种可以用机械调节螺钉(千分尺)调节冲程的容积泵。在使用取样器进行天然气热值测量的过程中,由于设备磨损、使用不当等因素,千分尺的示值误差会超差。为了确定千分尺的准确性,以一周为测试周期,用千分尺调整四组取样量(0.5ml、1ml、1.5ml、2ml),并记录下来。试验结果如图2所示。


影响取样器测量天然气热值精度的因素


从图2可以看出,在取样量为0.5ml、2ml的条件下,除了前两天接近标准值外,每日取样精度从第三天开始偏差较大,每周累计取样量为88ml,准确率为88%;在取样量为1ml、1.5ml的情况下,准确率提高到95%。由于测试设备是新投入使用的,在某些条件下,取样精度不足可能是由产品内部缺陷引起的。后续可采用精度高的1ml或1.5ml进行取样,在停气检修期间对设备进行维修或更换,确保天然气热值测量的取样精度。


4取样器连接管道、阀门等设备内漏


进行天然气热值测量时,取样器现场配备两个取样瓶(一用一备)。取样器设计有排空管道,用于取样瓶投入使用前的冲洗。具体操作主要是通过取样器内置的阀门,每次更换取样瓶后吹扫整个系统中残留的旧气体。在日常工作中,除了在取样瓶中发现天然气样品外,还在备用瓶中发现了少量样品。


为了进一步确认连接管道和设备是否有内部泄漏,定期观察两个取样瓶的体积变化,喷洒肥皂水测试管道是否有气体,确认备用瓶开关阀有内部泄漏,及时处理相关内部泄漏阀。天然气热值测量的过程中,设备内部泄漏会降低取样瓶中样品数量的准确性,导致样品不能准确代表某一时期输送的天然气,降低样品分析的准确性。如果发现不及时,可能会造成更严重的安全事故。


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