基于gis的長輸高壓管道動態(tài)管理

基于gis的長輸高壓管道動態(tài)管理

1“45km”輸氣管道輸氣管道的輸輸差是指管道上的送氣量與高壓壓站之間的輸氣量差。接輸差制和接氣量之比稱為接輸差率。燃?xì)馄髽I(yè)接輸差或供銷差較大,直接影響了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,因此,各燃?xì)夤緦Υ硕挤浅Ｖ匾暋Ｌ旖蚴械某鞘腥細(xì)饨?jīng)過20世紀(jì)80年代的“三年氣化”及90年代末期的陜氣進(jìn)京建設(shè),目前擁有8000km地下管網(wǎng),其中輸配分公司管轄范圍內(nèi)有24座高-中壓調(diào)壓站、515座中-低壓調(diào)壓站、167臺中-低壓調(diào)壓柜及858臺中-低壓調(diào)壓箱。輸配分公司管理的4條輸氣管道納入集團(tuán)公司封閉計量考核范圍,即“45km輸氣管道”及南、北半環(huán)輸氣管道(見圖1,圖中所標(biāo)壓力為運(yùn)行壓力)?！?5km輸氣管道”是指由大港門站至津沽罐站DN400mm管道及津沽罐站至大港公用局DN500mm管道,設(shè)計壓力、運(yùn)行壓力均為0.8MPa,兩條管道長度各約45km。南半環(huán)是指由陜津集輸門站沿外環(huán)線以南至衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站的管道,設(shè)計壓力、運(yùn)行壓力均為0.8MPa,長度為37.16km。北半環(huán)是指由陜津集輸門站沿外環(huán)線以北至衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站及泰華燃?xì)?、東麗湖高-中壓調(diào)壓站的管道,設(shè)計壓力為2.5MPa,運(yùn)行壓力為1.6MPa,長度為66km。45km輸氣管道經(jīng)過打擊盜氣專項(xiàng)治理及計量專項(xiàng)治理,由2003年以前接輸差率15%降至最近3年始終在3%以內(nèi)。2008年全年南、北半環(huán)總接輸差率為7.75%。輸氣管道接輸差率直接影響到燃?xì)馄髽I(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,為此我們強(qiáng)化長輸高壓管道的統(tǒng)計分析,利用生產(chǎn)運(yùn)行管理系統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)GIS、數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA,實(shí)現(xiàn)對長輸高壓管道的實(shí)時動態(tài)管理,確保長輸高壓管道接輸差率逐漸降低。2孔板流量計表集團(tuán)公司對輸配分公司輸氣管道考核的源頭計量表是陜津集輸門站對南、北半環(huán)供氣的3臺孔板流量計及大港門站對45km輸氣管道供氣的孔板流量計。源頭計量表選用孔板流量計,其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用技術(shù)成熟,儀表無可動部件,工作可靠。而且這與油田的計量表選型一致,便于計量對比校核。但孔板流量計量程比小,一般為10∶1。輸氣管道上各高-中壓調(diào)壓站普遍采用渦輪流量計,這主要因?yàn)闅怏w渦輪流量計屬于速度式流量計,它是利用置于氣體中的葉輪的旋轉(zhuǎn)角速度與氣體流速的函數(shù)關(guān)系來計量,通過測量葉輪的轉(zhuǎn)速來反映通過管道的氣體體積流量,其準(zhǔn)確度高、流量范圍寬、重復(fù)性及穩(wěn)定性好,通過流量積算儀和溫度壓力傳感器組成一體化結(jié)構(gòu),可對體積流量進(jìn)行在線修正補(bǔ)償,在中、大流量范圍內(nèi)有較高性價比。3流量計算圖2大港門站冬季日供氣量達(dá)到(60～70)×104m3/d,而夏季日供氣量在(20～30)×104m3/d,其季節(jié)性日供氣量差別較大。因此我們對大港門站每臺孔板流量計選用了2塊孔板。對DN350mm管道上孔板流量計,當(dāng)孔板開孔直徑為170mm時,設(shè)計額定流量在(0.4～4)×104m3/h,日供氣量為95×104m3/d;當(dāng)孔板開孔直徑為122mm時,設(shè)計額定流量為(0.2～2)×104m3/d,日供氣量為47×104m3/d。對DN200mm管道上孔板流量計,當(dāng)孔板開孔直徑為75mm時,設(shè)計額定流量為(0.04～0.4)×104m3/d,日供氣量為9×104m3/d;當(dāng)孔板開孔直徑為122mm時,設(shè)計額定流量為(0.20～2.06)×104m3/h,日供氣量為49×104m3/d。冬季DN350mm孔板流量計實(shí)際流量一般在(0.5～3.3)×104m3/h范圍,我們使用大孔板;夏季DN350mm孔板流量計實(shí)際流量一般在(0.3～1.5)×104m3/h范圍,因此我們使用小孔板。這樣確保了冬季計量不超量程,夏季不丟失數(shù)據(jù)。DN200mm管道上孔板流量計是針對大港門站供應(yīng)石油伴生氣時設(shè)計的單獨(dú)管道,使用時間很短暫,我們根據(jù)實(shí)際供氣量使用大孔板或小孔板,滿足實(shí)際供氣計量需要。4計量檢驗(yàn)?zāi)壳疤旖蚴懈鞲?中壓調(diào)壓站用氣流量變化范圍大,其日用氣、月用氣不均勻性非常突出。為分析查找造成南、北半環(huán)接輸差率居高不下的原因,自2009年8月4日至14日,我們對南、北半環(huán)進(jìn)行了測試比對分析,測試分3個方案。方案1:斷開并分別測試45km輸氣管道、南、北半環(huán)輸氣管道供氣情況;方案2:測試津漢公路、茶金路沿途用氣情況;方案3:測試金鐘站用氣情況。測試期間,為減少測試系統(tǒng)誤差,我們派人對27個站點(diǎn)每15min同時計數(shù),同時我們參照SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。通過集中測試、對比分析,我們發(fā)現(xiàn)各站實(shí)際流量均處于計量表下限運(yùn)行,造成了一定的計量誤差。例如,津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站有4臺型號為LWQ-A-2500的渦輪流量計,工況流量量程為125～2500m3/h,精度等級為1級,運(yùn)行2臺。工況流量是指在管道介質(zhì)運(yùn)行壓力及溫度條件下的流量。從2009年8月4日10:00至8月5日10:00津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站測試統(tǒng)計數(shù)據(jù)看,其計量表內(nèi)天然氣溫度為22.4～22.9℃,壓力為0.56～0.80MPa。18:00為用氣高峰,瞬時流量為948m3/h;而凌晨1:00—6:00為用氣低谷,瞬時流量為30m3/h左右。部分測試數(shù)據(jù)見圖2。由圖2可見,津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站實(shí)際最大瞬時流量與流量計量程的最大流量之比為948/2500=37.9%;實(shí)際最小瞬時流量與流量計量程的最小流量之比為30/125=24%。流量在125～2500m3/h范圍時,儀表計量精度處于設(shè)計值。當(dāng)流量小于125m3/h時,由于其儀表特性曲線急劇下滑,迅速偏離設(shè)計精度指標(biāo)。起步流量一般小于最小流量的1/5,約為25m3/h左右。實(shí)際測試的最大流量為948m3/h,是量程上限的37.9%,遠(yuǎn)低于連續(xù)工作儀表上限流量。而凌晨1:00—6:00的流量持續(xù)在30m3/h左右,僅略高于流量計的起步流量,沒有達(dá)到計量精度,這會造成計量氣量丟失,更談不上保證計量精度。這就需要我們根據(jù)不同季節(jié)、不同時段管網(wǎng)負(fù)荷的峰谷情況,調(diào)整供氣工況。例如對河?xùn)|區(qū)域供氣的衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站、張貴莊高-中壓調(diào)壓站,我們通過適當(dāng)調(diào)低衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力、關(guān)閉壓力,即衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力為0.095MPa,關(guān)閉壓力為0.12MPa,張貴莊高-中壓調(diào)壓站調(diào)壓器出口壓力為0.11MPa,關(guān)閉壓力為0.14MPa。通過調(diào)整調(diào)壓器參數(shù)來實(shí)現(xiàn)高-中壓調(diào)壓站間大小流量自動切換,即用氣低峰時僅張貴莊高-中壓調(diào)壓站給河?xùn)|區(qū)域供氣,用氣高峰時,衛(wèi)國道高-中壓調(diào)壓站、津?yàn)I高中壓調(diào)壓站、張貴莊高-中壓調(diào)壓站同時供氣,這樣可以有效避免高-中壓調(diào)壓站流量計每天小流量數(shù)據(jù)丟失問題。對給河北區(qū)供氣的金鐘高-中壓調(diào)壓站,我們采用一臺大調(diào)壓器及一臺小調(diào)壓器并聯(lián)運(yùn)行,適當(dāng)調(diào)低大調(diào)壓器出口壓力、關(guān)閉壓力,即大調(diào)壓器出口壓力為0.095MPa,關(guān)閉壓力為0.12MPa,小調(diào)壓器出口壓力為0.12MPa,關(guān)閉壓力0.15MPa,這樣用氣低峰時僅小調(diào)壓器供氣,用氣高峰時,大、小兩組調(diào)壓器同時供氣,這樣提高計量精度,并且避免由于僅大調(diào)壓器供氣造成調(diào)壓器頻繁開啟關(guān)閉產(chǎn)生氣體脈動流導(dǎo)致的計量誤差。5補(bǔ)償運(yùn)算實(shí)時化天然氣壓縮因子是天然氣性質(zhì)偏離理想氣態(tài)方程而導(dǎo)入的修正系數(shù),壓縮因子不僅受氣體溫度、壓力影響,而且隨天然氣組成變化。由天然氣組成變化引起的密度、壓縮因子變化,將影響計量準(zhǔn)確度。因此必須實(shí)時計算其數(shù)值。對孔板流量計,我們選用FC2000-IA流量計算機(jī)作為二次儀表,它可以完成多種補(bǔ)償運(yùn)算,對溫度、壓力、濕度、密度、組成進(jìn)行補(bǔ)償。每季度我們輸入天然氣組成,由流量計算機(jī)對流出系數(shù)、膨脹系數(shù)、壓縮因子等參數(shù)作為動態(tài)量進(jìn)行實(shí)時逐點(diǎn)運(yùn)算。對渦輪流量計,我們采取輸入氮?dú)?、二氧化碳含量及天然氣相對密?由渦輪流量計自動完成壓縮因子補(bǔ)償運(yùn)算。天津北半環(huán)運(yùn)行壓力是1.6MPa,開啟渦輪流量計壓縮因子補(bǔ)償運(yùn)算功能,不僅計算準(zhǔn)確有效,也使輸氣管道接輸差率降低。6配合比對表計量測量方法,及時掌握在輸氣管道的計量管理上,為有效降低接輸差率,對大港門站源頭計量表,我們與大港油田堅持每年對雙方計量表進(jìn)行強(qiáng)檢一次,每季度將門站比對表與大港油田結(jié)算表同步進(jìn)行天然氣組成設(shè)定,每天由專人分析確認(rèn)大港油田結(jié)算表與門站比對表計量數(shù)據(jù),若發(fā)現(xiàn)計量誤差較大,則立即溝通協(xié)商。2009年我方接收比對表與大港油田結(jié)算表全年累計計量氣量相對誤差為0.6%。對各高-中壓調(diào)壓站計量表我們堅持每兩年進(jìn)行強(qiáng)檢一次,每天由專人對計量表進(jìn)行巡檢,發(fā)現(xiàn)問題及時報修。為