轮南压气站比对计量系统建设必要性分析及实现效果追踪.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 28 日 作者简介：武豫青（2000），女，汉族，河南邓州人，本科，助理工程师，研究方向为天然气站场自动化。-74-轮南压气站比对计量系统建设必要性分析及实现效果追踪 武豫青 国家管网西部管道塔里木输油气分公司，新疆 巴音郭楞 841600 摘要：摘要：轮南压气站作为国家管网西气东输一线首站，直接与上游塔里木油田等多家天然气上载单位产生计量交接，计量的准确性与及时性之间影响到天然气管网中管存的计算以及效益的计算。随管网“x+1+x”战略深化，只有加强对能源的计量控制，才能更好地为天然气的生产和运输提供计量基础。本文从什么是计量交接入手，分析轮南计量专业目前存在的痛点，思考轮南作业区该如何落实管比对流量体系，并通过实际运行情况，对实施效果进行追踪并给出结论，对其它地区计量体系建设提供参考。关键词：关键词：天然气计量；计量体系；比对计量；效果追踪 中图分类号：中图分类号：TH814 1 绪论 1.1 目的及范围 2023 年 9 月，轮南作业区与中石油塔里木油田新增上载比对流量计 13 路（外加备用 1 台流量计）及中石化西北销售中心上载比对流量计 4 路（外加备用1 路流量计）分析小屋一座（包括色谱分析仪、总硫/硫化氢分析仪、水/烃露点分析仪），本文对如何将这些设备充分利用，并将比对计量体系在西气东输一线首站落地开展并提出自己的思考。本文适用西气东输一线首站，视运行情况可推广公司其它天然比对计量站场。1.2 术语及定义 计量系统：用于实现专门计量的全套计量仪表和其他设备。1 计量设备：单独或和其他辅助设备联合进行计量的设备。例如,压力变送器、温度变送器、流量计、流量计算机、显示器和记录仪等。1 比对计量：指在规定条件下，对相同准确度等级或者指定测量不确定度范围内的同种计量基准、计量标准以及标准物质所复现的量值之间进行比较的过程2。标准参比条件：热力学温度 293.15K（20），压力为 101.325kpa。1 流量测量：对于所有的流量计,都需要用工作条件下和标准参比条件下的密度,把流量计在工作条件下测得的体积流量转换成标准参比条件下的体积流量或质量流量或标准参比条件下的能量。工作条件下和标准参比条件下的密度可连续测量或通过气体组成计算。密度的计算要求连续测量温度和压力,因此所用温度和压力参数同样要求连续测量。1 能量测量：计量系统的输出量可以是能量单位,值是气体量和单位发热量的乘积。1 可溯源性：为了使计量结果准确一致,任何量值都必须由同一个基准(国家基准或国际基准)传递而来。换句话说,都必须能通过连续的比较链与计量基准联系起来,这就是溯源性。因此，“溯源性”是“准确性”和“一致性”的技术归宗。3 2 轮南建设比对计量系统的必要性分析 根据Q/GGW 02004.12022 油气管道计量及交接技术规范中要求：对输气量较大的天然气上载点，可结合现场实际，经充分论证后配备监督（比对）计量设备设施。轮南作业区作为西气东输一线输气首站，作为我国西部塔里木盆地油气资源的重要出口站，2022 年来气超 257 亿标方，投产总进气超 3400 亿标方。比对计量设备投产后，随着集团公司及西部管道公司对上载气数质量的密切关注，轮南作业区计量管理任务日趋艰巨，一是需要对新增计量分析系统共 17路计量设备及 3 座分析小屋进行管理，二是需要对上游塔里木油田及中石化计量分析系统共 22 路计量设备及 5 座分析小屋开展监督管理，三是对增加的零散气上载计量系统共 2 路计量设备及 1 座分析小屋开展中国科技期刊数据库 工业 A 监督管理，四是对 2023 年新增调压撬以及压缩机机组单体计量合计 8 路计量系统调试及日常维护。下面根据 PDCA 管理循环过程中影响产品质量最重要的五个影响因素入手，对轮南的比对计量体系管理的痛点进行分析：2.1 人才管理难点 以前作业区对于计量设备的管理按照 B 类设备的要求，而现在新增比对计量设备均为 A 类设备，管理要求大幅提升。以前作业区无比对计量设备，计量只需管理 7 台分析设备+5 路自用气计量设备，现在仅比对流量计及其附属新增设备就超过 76 台。实现比对计量后，作业区也需要对上游共 24 路、6 座小屋进行监督管理，管理数量和范围大幅度提升。以前对于计量的管理，只要关注设备能够正常运行、定期送检即可，现在随新设备的加入，采集点的增多，对于专业人员处理分析不同数据的能力也进一步的提升。且比对计量项目采购大量最新国外进口设备，作业区对新增设备的了解和问题处理经验较为欠缺，管理难度亦大幅提升。目前计量人才储备和人才综合素质都不足够匹配当前计量体系。2.2 设备管理难点 运维成本高。比对计量项目设备均为国外进口，根据以往经验，进口设备工作要求条件较为苛刻，轮南上游气质并不理想，现场工况很少能满足其理想运行条件，设备维护的频率和备件更换的频率要远高于预期。进口设备的耗材昂贵且采购不便，出现疑难杂症时较为依赖厂家和专家力量，导致运维成本的增加。参考资料少。国外设备的资料，无论是公共平台还是企业内部平台，详细的参考资料都不多，尤其最新设备。这进一步加剧了我方对于厂家处理问题的依赖，且短期较难解决。各设备平台不统一。设备厂家的垄断保护，使得客户本地设备连接和维护要付出更多时间和精力。每一个设备都有一个或多个软件，几乎每一类设备的连接方式都不同，有些设备甚至只能用其专用连接线，数据也经过特殊编码，只能在其专业软件上读取。厂家的垄断机制，对于用户的使用增加困难。2.3 数据管理难点 计量有着长期性、连续性的特点，如果产生计量误差，时间一长，误差的数值变得越来越大4。流量量值作为保障天然气计量技术准确可靠的基础，欧美发达国家自 20 世纪末以来为提高天然气贸易计量准确度，降低贸易风险，建立了大流量、高压力、高准确度的天然气量传溯源体系，已实现量值统一,国内现有天然气流量原级标准装置的不确定度水平在(0.050.07)%(k=2)范围内539。对于双方设备与原级标准装置间的误差、测量量值的溯源性能否得到保障直接影响到数据采集的准确性，进一步影响对于输差和其他差值的判断。运行比对计量项目前，我方对于上游数据没有有效的监督手段，出现输量差时，因为没有数据支撑，缺乏证据。但现在有了数据后，如何保障数据的可溯源性与怎样高效的利用、整合数据以便使用，以及更高效的数据存储备份的方法，对于天然气计量系统，都是值得考虑的问题。2.4 计量协议完善难点 从企业而言，旧计量交接协议规定范围不够全面与更新,如缺乏对水露点、上游气质超标、输差的衡量标准与处理方式的等内容明文规定，旧协议仍旧采用体积计量，并以体积流量值结算，但目前国际上普遍采用能量计量539。在旧计量交接协议下，我方不能有效行使监督权，对于上游输量的真实情况不够了解，产生输差时，因为双方协议中的劣势，我方没有话语权。现在我方有了标准的设备，但如何让对方承认我方设备的合法性，怎样合理合法的监督对方的设备、数据，产生输差时，怎样合理合法的与交方交涉和后续处理，以及计量交接协议中不完善的部分都是应该在新协议中去争取完善的要点。2.5 环境难点 针对西气东输一线首站自然条件而言，轮南地处南疆沙漠边缘，季节温差大，昼夜温差大，气候干燥少雨，紫外线强烈，自然条件较恶劣，设备运行的条件更为艰苦，造成设备运行维护要求偏高。3 落实手段 分析了基层作业区在计量人才、设备、数据、计量协议、环境这五方面的痛点所在，接下来针对以上问题，逐个梳理对策，落实比对计量体系。3.1 人才落实 75中国科技期刊数据库 工业 A 针对计量人员欠缺，没有计量班组：通过请示新增计量班组及定员，详细阐述作业区计量现状和人员不足的问题；针对人才综合素质不够：通过多举措、多方面、多层级来帮助作业区现有计量人员学习。具体如下：一是制定学习与培训计划。通过清单式学习和周课分享，在岗计量方向人员学习各个层面计量相关的法律法规、新设备手册和操作原理。二是理论与实践相结合。新设备投产调试和试运行时期的产生的问题，即是问题也是学习的机会，在岗计量方向员工不仅要学习理论知识，更要全程跟随专业和厂家调试与问题处理，处理问题后及时复盘并记录。三是积极配合上级，创造机会让员工学习培训。四是鼓励取证，专业收集整理历年注册计量师真题并公开分享，鼓励员工积极参与注册计量师与分公司天然气计量员考试。3.2 设备管理 设备管理，管之前首先要理清思路该怎么管。计量专业首先详细梳理计量相关国标、行标、企标和制程文件管理规范，根据标准中对于不同设备的管理要求，列出清单，逐个对应管理。计量人员按照规程与梳理出的清单，详细梳理现场设备并形成设备清单，将其上传至零代码平台并对设备建立完善技术档案，记录设备的设计、使用、检定、维护和保管情况。计量人员积极配合上级，完成设备运检维各项工作。针对设备运维综合成本高：一是在备件方面，提前采购备件，与设备厂家沟通，如有国内应用相对成熟的国产配件，如水露点分析仪一、二级过滤膜片，国产相对进口配件有价格优势，且在应用中完全可替代，即可采购节约运维成本；二是对于参考资料少，计量人员不仅存储厂家交接的设备说明，更主动与其沟通，分享得到部分设备工程师整理的问题汇总手册与其它内容，同时计量人员在跟随处理问题后，主动复盘整理工作记录，随时补充完善技术档案，编制对应计量分析设备维检修操作手册及操作规程，录制相应标准化操作视频，便于后期交流学习。3.3 数据管理 直接交接的双方作为溯源链的最底层用户，能做的就是定期将设备送到国标承认的检定中心进行检验，若具备条件，可以通过上级协调，将双方设备送至同一具体法定权威资质的检定中心，保障溯源的同一性，最大程度减少设备与标准装置的误差。作业区按照规程对于计量数据的储存要求，完善了数据备份规程，专盘专用，定期对计量数据进行备份。作业区通过零代码平台和 SCADA 系统，实现对上下游关键数据、输差的实时监控与可视化界面，目前对于数据，最基本的管理骨架已搭建完成，结合计量远程诊断系统将比对计量分析设备所有数据接入系统内，自动分析出具计量诊断报告，并对诊断报告进行存储。3.4 协议修改 对协议内容同上游进行交涉，按照计量交接协议，根据最新的国标对协议中的法律支持文件进行补充修改，并且新增有关水露点的硬性条件，明确双方数据互通的要求，对于输差的衡量、输差较大时的需方的处理权限、处理方法、补气政策都进行更新。3.5 环境应对措施 对于变化较大的自然环境：专业要提前做好准备。保温、降暑措施提前布置，对极端运行天气下的设备状态更多关注并做好记录，计量方向人员更新每日巡检记录细则，对有温度要求的计量分析设备及标准气体做到每日巡检关注温度变化，及时调整分析小屋室内温度区间。4 运行效果 4.1 已取得的效果 运用零代码平台和 SCADA 系统，对于现有设备，按其所属不同、功能不同，实现从上游数据到我方数据再到交接双方数据初步比较的功能。4.1.1 零代码应用 图 1 上游计量设备可视化界面 目前已完成实现上游计量设备监督台账和监督面板、轮南作业区比对计量设备台账和查看面板、轮南作业区分析小屋台账，声速核查报告、流量计月累、校检证书上传，共 6 个功能页、2 个面板。通过以上功能页，可以对设备信息、流量数据、检定证书形成76中国科技期刊数据库 工业 A 详实的电子备份，且通过上游设备与我方设备的可视化面板，可以直观观测并提醒计量设备的使用情况，增强对设备和数据的掌握。具体见图 1。4.1.2 SCADA 上位机界面 目前上位机界面对于现有设备，初步实现：上游数据采集，接方数据采集和双方计量比较的功能，除了比对计量气，在自用气改造项目后，对自用气界面进行了更改升级。上游数据采集：西一线油田上游数据、轮吐线油田上游的数据直采，包括每路压力、温度、瞬时量、阀门状态和气体组分数据。4.2 亮点总结 目前轮南形成了站场与上游并驾齐驱数据核查，从气质、输量、设备状态多方监测的密集监控系“天网”。相比于其它站场，轮南最大的特色是极高程度的数据互采率，对于上游油田的数据实现了直采，对于中石化和星鑫源上载点的数据进行了详实的采集，若能将双方时钟同步的问题解决，下一步实现双方凭证自动化采集则有望实现。数据的高互通，一方面打开了信息交流的通道，一方面极大减轻了值班人员抄数和沟通的工作量，这是轮南的极大优势；其次，轮南作业区充分利用了高效且直观的电子化平台，利用低代码监督双方计量设备状态，对双方计量设备运行状况及检定时间都有充分了解，设备准确是计量运行的必备条件。综上，高度数据互采率、智能平台充分利用、人员素质本身的优势都为西气东输一线首站计量体系的落地打下基础。5 总结和展望 天然气作为管输的“血液”，计量是天然气产业链重要基础性工作，是生产调度组织、管网运行状态监控、输差分析、计量结算的基本依据6。计量就是计钱，计量管理水平高，就会给企业创造效益，计量管理水平差，企业效益不可避免的会受到损害。7 在轮南天然气站计量体系的建设过程中，采用了先进的技术手段和管理方法。通过人才的全方位培养模式、电子化平台的搭建、清单式的管理学习模式等方式，有效保障了比对计量系统在轮南的落地。通过系统的效果追踪和监测，对计量数据的分析和对比和合同的签订修改，对于输差控制和乙方权利的维护有着重要的作用误差得到了有效控制，也使得计量结果更加准确可靠。对轮南天然气站计量体系的建设和实施效果进行追踪的结果，发现该站计量体系的建设对于提高天然气计量的精度和可靠具有重要的意义和价值。该项目的成功实施也能为其他类似项目的计量体系建设提供有益的经验和借鉴，为比对计量做好示范。参考文献 1中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T 18603-2014.中国标准书号S.北京:中国标准出版社,2015.2 国家市场监督管理总局.计量比对管理办法J.陕西省人民政府公报,2008(16):3.3质量技术监督行业职业技能鉴定指导中心.质量技术监督基础(第二版)M.北京:中国质检出版社.2014 4田凯.天然气计量方式及输差控制措施J.城市建设理论研究(电子版),2023(03):116-118.5 周理,陈辰,张镨.天然气能量计量技术现状及展望J.工业计量,2023,33(03):84-88.6杜培楠.关于天然气计量的几点思考J.中国石油和化工标准与质量,2022,42(10):111-112,115.7韩毅.从天然气计量争议谈计量管理J.城市燃气,2021(S1):262-264.77