流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中非常重要的參數(shù)，在油氣田開發(fā)過程中，流量計(jì)量貫穿于生產(chǎn)全過程，任何一個(gè)環(huán)節(jié)都離不開流量計(jì)量。流量計(jì)量又是企業(yè)經(jīng)濟(jì)核算的重要依據(jù)，流量計(jì)量準(zhǔn)確可靠是保證企業(yè)取得zui佳效益和保證生產(chǎn)正常、進(jìn)行的重要手段。但是，流量測量是一項(xiàng)極其復(fù)雜的技術(shù)，其測量精度受多方面因素影響，如介質(zhì)物性、安裝條件、操作條件、流動特性及環(huán)境變化等。因此，必須建立統(tǒng)一的檢定流量測量儀表準(zhǔn)確度的方法，確保流量儀表滿足生產(chǎn)工藝要求，保證貿(mào)易平等。

    長慶油田天然氣流量測量采用孔板流量計(jì)、智能旋進(jìn)流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等，其中內(nèi)部計(jì)量以孔板流量計(jì)為主，外輸貿(mào)易計(jì)量基本采用多聲道氣體超聲流量計(jì)。長慶油田公司天然氣計(jì)量站負(fù)責(zé)氣田流量計(jì)的檢定工作，對孔板流量計(jì)的檢定一直沿用幾何檢定（驗(yàn)）法；智能旋進(jìn)流量計(jì)多采用實(shí)驗(yàn)室流量檢定裝置離線檢定，使用空氣和低壓天然氣作介質(zhì)，負(fù)壓檢定；超聲、渦輪流量計(jì)則采用離線送檢形式檢定。隨著實(shí)流檢定技術(shù)的不斷發(fā)展，長慶油田逐步建立起完善的天然氣實(shí)流檢定系統(tǒng)，顯著提高了整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的可靠性和可信度。

    2004年長慶油田引進(jìn)了移動式在線實(shí)流檢定裝置，2008年又建成了固定式在線實(shí)流校準(zhǔn)系統(tǒng)，使長慶油田天然氣計(jì)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在線實(shí)流檢定、校準(zhǔn)。

    1 移動式在線實(shí)流檢定裝置的應(yīng)用

    1.1 應(yīng)用背景

    隨著長慶氣田生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)過程中流量檢測儀表的數(shù)量不斷增加，由于氣田站場分散，因此需要一種移動式檢定裝置。目前大量應(yīng)用的孔板流量計(jì)由于易受安裝管路不規(guī)范、實(shí)際氣體流動特性、引壓管路不當(dāng)、孔板污損等多方面的影響，測量的精度低，因此需要用移動式在線實(shí)流檢定裝置加以更新。

    1.2 標(biāo)準(zhǔn)表選型

    氣體渦輪流量計(jì)具有測量精度高、性能穩(wěn)定、影響因素少、量程比寬等特點(diǎn)；多聲道氣體超聲波流量計(jì)具有準(zhǔn)確度高、適用的流量范圍大、無磨損、無移動部件、無壓力損失、維護(hù)量小等特點(diǎn)。因此選用0.5級高精度氣體超聲波流量計(jì)作為現(xiàn)場比對表，選用0.2級氣體渦輪流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表。

    1.3 檢定流程及特點(diǎn)（見圖1）

圖1 檢定流程

    檢定方式為雙標(biāo)準(zhǔn)表串聯(lián)法，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)為不同工作原理的儀表。設(shè)計(jì)一路DN250mm進(jìn)氣管路，安裝氣體超聲波流量計(jì)；設(shè)計(jì)兩路出氣管路，根據(jù)長慶氣田在用天然氣流量計(jì)量儀表的情況，一路為DN300mm，另一路為DN100mm，并各安裝氣體渦輪流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，表后安裝電動調(diào)節(jié)閥。該檢定方式的特點(diǎn)為：

    （1）將原設(shè)計(jì)匯管T型連接改為彎頭連接。    

    （2）在表前10倍直徑處安裝板式流動調(diào)整器；超聲波流量計(jì)前設(shè)20倍直徑長的直管段，渦輪流量計(jì)前設(shè)15倍直徑長的直管段。

    （3）出氣管路表后安裝流量調(diào)節(jié)閥，進(jìn)氣管路表后設(shè)在線式全組分分析儀。

    （4）橇裝集成，整車標(biāo)定（科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)室有限公司CEESI出具實(shí)流檢定的測試文件）。

    1.4 技術(shù)指標(biāo)

    總不確定度：制造完成對整套裝置不做任何修正時(shí)≤0.6%，經(jīng)標(biāo)定修正后≤0.5%。

    工況流量范圍：50～5000m3/h。

    設(shè)計(jì)壓力：6.3MPa；工作壓力：4.0～6.0MPa。

    整套裝置壓損：不大于工作壓力的4%。

    檢測儀表準(zhǔn)確度：超聲波流量計(jì)≤0.5級，渦輪流量計(jì)≤0.2級，溫度變送器為±0.1℃，壓力變送器≤0.075級，壓縮因子計(jì)算精度≤0.3級。

    防爆等級：dIIBT4。

    1.5 檢定裝置的基本配置（見圖2）

圖2 檢定裝置整體示意

    整套裝置主要包括：標(biāo)準(zhǔn)表及計(jì)量直管段部分、色譜分析系統(tǒng)、流量計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、流量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、橇座及工藝連接管件、配套儀表及變送器、控制室、底盤車及防護(hù)箱等。

    整套裝置一次設(shè)計(jì)完成，檢定裝置整體組裝成橇，并與底盤車?yán)喂坦潭ā，F(xiàn)場作業(yè)時(shí)整套裝置，除工藝連接管件外，無需作任何相對移動（放置在底盤車上），只需和現(xiàn)場標(biāo)定預(yù)留口進(jìn)行流程連接。

    整套裝置（含底盤車）的規(guī)格尺寸為：12.192m（長）×2.4m（寬）×3.887m（高）。

    牽引車采用美國AMERITRAIL公司生產(chǎn)的底盤，總質(zhì)量23t。牽引車是用來運(yùn)輸拖車及背負(fù)標(biāo)定裝置的，選用北方奔馳生產(chǎn)ND4180D291BJ型重型汽車，該車zui大牽引質(zhì)量為31t，兩車合計(jì)總質(zhì)量為28t。

    2 固定式在線實(shí)流校準(zhǔn)系統(tǒng)的應(yīng)用

    2.1 工程建設(shè)概況

    由于氣田內(nèi)已建的外貿(mào)計(jì)量標(biāo)定預(yù)留口不符合移動式在線實(shí)流檢定裝置工藝連接的要求，因此2005年對計(jì)量口進(jìn)行了相應(yīng)改造，但有部分外貿(mào)計(jì)量口不滿足改造的條件。為了對氣田內(nèi)無法改造標(biāo)定口的流量計(jì)實(shí)施離線實(shí)流檢定及流量核查，在*采氣廠的*凈化廠配氣總站建立固定核查裝置，實(shí)現(xiàn)貿(mào)易流量計(jì)的在線實(shí)流檢定及流量核查。

    2.2 固定檢定設(shè)計(jì)流程（見圖3）

圖3 固定檢定流程

    固定檢定區(qū)內(nèi)并聯(lián)設(shè)計(jì)規(guī)格為DN300、DN250、DN200、DN150mm的檢表口，其中DN300mm的管路上安裝固定核查超聲流量計(jì)。正常供氣條件下，能實(shí)現(xiàn)*凈化廠的所有外輸貿(mào)易計(jì)量的超聲波流量計(jì)與DN300mm核查流量計(jì)的串聯(lián)連接，從而可實(shí)現(xiàn)被檢流量計(jì)的流量核查。DN250、DN200、DN150mm的其他被檢流量計(jì)可安裝在檢表口上，從而與移動式在線實(shí)流檢定裝置串聯(lián)，由此可對其中任一規(guī)格的流量計(jì)進(jìn)行實(shí)流檢定。

    2.3 固定式檢定裝置的基本配置

    固定式在線實(shí)流校準(zhǔn)系統(tǒng)主要包括：DN250、DN200、DN150mm三條不同規(guī)格的被檢表測試管路、DN300mm的核查管路、接線箱。核查表采用DN300mm的超聲波流量計(jì)。

    3 現(xiàn)場檢定程序（見圖4）

圖4 移動式在線實(shí)流檢定裝置檢定程序

    被檢流量計(jì)的精度測試是在同*量點(diǎn)以主標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)的示值為標(biāo)準(zhǔn)與被檢流量計(jì)進(jìn)行比較。檢定過程中每調(diào)一個(gè)流量點(diǎn)，應(yīng)待壓力、溫度、流量穩(wěn)定后方可進(jìn)行檢定。每個(gè)流量點(diǎn)采集5個(gè)累積流量值，每個(gè)檢定點(diǎn)取值3min，在此期間同時(shí)采集標(biāo)準(zhǔn)表、核查表、被檢表的流量值及被檢表原計(jì)量系統(tǒng)的流量計(jì)量數(shù)據(jù)。測試過程中應(yīng)記錄瞬時(shí)流量值、流體溫度、壓力、氣體組分、時(shí)間、大氣壓等參數(shù)。

    被校流量計(jì)相對誤差的計(jì)算，不應(yīng)超過被檢表精度等級的百分?jǐn)?shù)，其公式如下：

    員 （1）

    式中  Eq——流量計(jì)瞬時(shí)流量相對示值誤差；

    qi——第i個(gè)檢定點(diǎn)被校流量計(jì)瞬時(shí)流量值；

    qsi——第i個(gè)檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)裝置瞬時(shí)流量值。

      （2）

    式中  EQ——流量計(jì)平均累積流量相對示值誤差；

    Qi——第i個(gè)檢定點(diǎn)被校流量計(jì)測得的平均累積流量；

    Qsi——第i個(gè)檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)裝置測得的平均累積流量。

    被檢流量計(jì)儀表系數(shù)MF是在被檢流量計(jì)超過其準(zhǔn)確度等級要求時(shí)，用于修正計(jì)量結(jié)果，使其精度提高的修正系數(shù)。

      （3）

    4 在役檢定裝置的狀況

    目前使用的移動式在線實(shí)流檢定裝置為長慶油田天然氣zui高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀器，裝置的檢定是在國際上公認(rèn)的美國科羅拉多工程實(shí)驗(yàn)站進(jìn)行的，系統(tǒng)不確定度為0.5％。按照國家計(jì)量檢定規(guī)程規(guī)定檢定周期為1年，目前我國具備檢定條件的僅有正在建設(shè)的西氣東輸南京計(jì)量中心。