1、1燃气输差的成因分析与控制技术研究 彭雪锋 1 董事尔 1 池品珊 2 杜彦平 2（1 西南石油大学建筑工程学院，四 川 成 都 6105002 四川博能燃气股份有限公司，四川青白江 610300）摘 要：天然气流量输差管理是天然气供应企业经营和管理中的一项重要的技术基础工作，是企业经营管理考核的一项主要指标。如何保证天然气的准确计量，尽量减小天然气的购销计量差，已成为行业关注的焦点。准确的计量不仅能保证公正的贸易结算，而且能反映管网的漏损情况，确保安全生产，对燃气公司的效益和安全生产有着较大影响。只有针对输差产生的不同原因，采取不同的措施，才能有效地控制输差。本文以四川博能燃气公司为例，详细
2、阐述了天然气购销输差产生的原因，并对输差的产生的原因及特性进行了分析研究，提出了一系列控制天然气输差的技术措施。关键词：燃气；计量；输差；分析；控制基金项目：西南石油大学校级基金项目（2007XJZ057） ，南充市自然科学基金项目（N2007-ZC003）作者简介：彭雪锋（197409） ，男，四川成都人，在读工程硕士研究生，主要从事城市燃气工程的研究与应用。Email： Tel: 028-836825071 前言众所周知，城市管道燃气公司（以下简称燃气公司）是以上游气源为资源，以城市输配管网为手段，向千家万户供应管道燃气的经营企业。它所面对的市场和客户具有点多、线长、面广的特点，同时，燃
3、气公司一般只是中间商，是从上游企业批发天然气后零售到各用户。它所获取的合法利润主要来源于批零价差。因此把天然气流量输差控制在合理范围是燃气公司的核心业务工作，它既直接关系公司的盈利能力，又关系安全生产。2 输差产生的原因分析2.1 输差的定义输差：即各地燃气公司的外购气量 Q1 与销售气量 Q2 之间的差额，又称购销差。作为燃气公司，其输差可分为两级：第一级为上游气源提供单位配气站和燃气公司门站交接的差，常称为交接输差。第二级为燃气公司接收的气量与销售出的气量（含自用量）之差，常称为中间输差。由于贸易结算均以供方计量为准，故直接影响经济效益的差是上游气源提供单位的计量数与销售量之差，可称为进销
4、输差。显而易见，进销输差直接影响经济效益。2.2 输差产生的原因对于一个城市燃气公司来说，产生进销输差是不可避免的。但应将它控制在合理、允许的范围之内。要合理控制进销输差，则对其所产生的原因不可不察。笔者结合多年的实践经验，将输差产生的原因归纳为以下四条。2.2.1 参比条件不同所带来的差国家规定，以体积量进行贸易结算的气体对其压力温度条件规定为绝对压力 101.325KPa，温度 20，称为标准参比条件（又称为标准状态）。而在实际测量时往往不是标准状态，使得测量出的结果与真实值不符，所以要对测得的量值进行温度压力修正。流量计指示工作条件下的气体体积，要得到标准体积，须按下式进行温度压力修正:
5、Qn =293. 15 ( P + Pa )0. 103 25 (273. 15 + t)Q ,式中: P 为工作状态下的气体表压力, MPa ;Pa 为当地大气压, MPa; t 为工作条件下的气体温度, ; Q为流量计指示值, m3。 1燃气公司上游单位是以标准参比条件下的气体体积量与燃气公司进行贸易结算。而燃气公司与民用户则无法按标准参比条件结算，因为造价原因2不可能对千家万户的气表装上压力和温度补偿装置。压力升高1 kPa，计量损失约1%，温度降低10 ，将使燃气计量损失约3.5% 2。由于民用压力一般在5KPa以下，加上成都地区的年平均大气压96.2KPa，则压力与参比条件差得不多，
6、可以忽略不计。但温度则不然，成都地区的年平均温度为15，则供气方因温度不能修正流量数而带来的损失约在2%左右，大气压越高、气温越低的地区损失越大。2.2.2 管网漏损所带来的差天然气流动状态时的自然损耗,可根据运动流体的力学规律，按下式求出： cTahkQ12P1 工标损 ）（Q 损 天然气损量K 城内管网、设施天然气静止状态时小时气损量P1, P2 城内管网始末端压力 MPah 有效计量时间T 标 标准状态下气体温度 293.15KT 工 工作状态下气体流动温度(293.15+t2)Kt2 工作状态下气体实测温度a 各时间段差压量程系数（1-H/100 ）H 实际查压量程C 天然气密度根据某
7、公司的实测，其自然损耗达全天气量的 7.1 3另外，管网漏损有非正常漏损。任何输气管网由于其点多、面广，其上有法兰、接头、阀门诸多可泄漏点，加上管网设施常年受风吹雨淋地下腐蚀，设施老化严重，普遍存在着“跑、冒、滴、漏”现象，其泄漏量很难估计。它包括管网锈蚀穿孔、外来原因机械损伤破裂未能及时发现的泄漏；突发事故的泄漏；施工单位因地下状况不明盲目开挖挖断管线造成的泄漏；管线整改放空置换掉的气量等。由于非正常泄漏一般很难估计其准确量，故而形成输差。也是输差中占比重较大的一类。2.2.3 计量仪表所带来的差计量仪表所带来的差情况较为复杂，主要有以下几种情况。（1）上级计量取有利参数所带来的差。上游单位
8、给城市燃气公司供气，其计量方式一般采用孔板流量计。由于孔板流量计非直读仪表，系间接测量。它由一次差压发生装置、二次取压装置、三次模数转换系统、四次流量积算系统组成。其系统不确定度一般应在 1%1.5%之内 4，5 （取较大置信因子情况下）。间接测量常需根据不同的情况人为输入各种参数方能最后得出结果，而各种参数在标准中往往规定为一个范围，即取大取小都是符合标准的。因此，上游单位往往选取利于供方的参数。例如为省事，上游单位带入的大气压值一般用标准参比条件的绝对压力代入即101.325KPa。而成都地区的年平均大气压却只有96.2KPa，这就使测量结果产生了不利于购方的附加误差。流量计算软件采用不同
9、的标准，也将产生计量差, 新标准GB/T21446-2008与SY/T6143 1996比,在某些关键的参数上采用了两种不同的流量数学模型, 包括对流出系数和超压缩因子计算进行了重新规定, 修改了流出系统的计算公式, 推荐了更加合理的计算公式，新标准采用GB/ T17747 .2- 1999 标准计算超压缩系数比老标准采用AGA NX - 19 计算要更准确，计量要多些，对供气方更有利。系数修正对计量的影响。主要是测量管内部粗糙度修正系数 Re和孔板开孔入口边缘尖锐度修正系数b k。节流装置在使用过程中其冲刷、腐蚀情况不同，特别是孔板直角入口边缘和测量管内壁的冲刷尤为严重，这将影响到孔板直角入
10、口边缘圆弧半径r k和测量管内表面粗糙度算数平均偏差 Ra的标准规定，流出系数C将发生变化，流量测量不确定度超过估算值。为了避免这种超差，推荐更换新孔板和新测量管，若要继续使用可求出r k和粗糙度算数平均偏差R a，对流出系数C修正后再使用。修正公式为：C =C Rebk6C 修正后的流出系数； C-标准流出系数； Re-管道粗糙度修正系数；b k-孔板开孔入口边缘尖锐度修正系数。在计算机上设定时，钢管内壁等效绝对粗糙度K 的取值范围一般为0.10.3，不管是取0.1还是0.3都取大了，根据GB/T21446-2008表A.2.7 新冷拔无缝钢管的K0.03,而测量管的内壁是镗过的 ,内壁达到
11、3了 5,K值很小,可忽略不取,若取 0.3,将使计量增加约0.4;对孔板开孔入口边缘尖锐度修正系数 bk计算机上一般采取设置使用年限来修正,一般取12年,取1年将使计量增加约1, 若取2年将使计量增加约2.7。对于新安装的测量管和孔板是否需要修正以及修正参数的取值大小直接影响的计量的多少，对上游供气方我们可以去据理力争，对下游用户我们可以取上限值。上级计量气体组分变化时，流量计算机上相应的参数未及时修改造成计量差。涡轮流量计压缩系数未修正带来的差（2）流量计失准所带来的差。任何设备的运行使用在一定的时期后都会发生问题，需进行正常的检查维护、保养、维修，直至更换。对于流量计发生问题，一般表现为
12、失准，对于不同的计量器具，其失准方向有规律性。例如气体流量计中的涡轮流量计、膜式煤气表失准后均使仪表走字变慢。这是由于涡轮流量计中的轴承在长期运行中受污染产生过大摩擦力造成；而膜式表的滑阀长期运行后其密封面被破坏产生内漏也使所计量少于实际量。据笔者统计，膜式表运行三年后，其误差可达 5%6%，这个值已不在检定规程允许值以内了。（3）仪表运行失态。一台计量仪表有很多技术性能参数，其中仪表量限是重要性能参数。按常规，仪表运行宜在最大量的 3080%之间运行最为合理。仪表运行失态主要表现为两个方面：其一是仪表选型与实际用气状态不符合。用户申报的小时流量是极不可靠的，往往出入很大，给仪表选型造成困难。
13、我公司曾发生多起此类选型失误的情况。其二是企业用气状况发生变化，例如企业扩产或减产，新增了小流量用气点等而导致仅在小流量用气点用气时流量计在流量范围的下限运行甚至流量计不走字。（4）人为破坏计量表。在每次安全检查中，均多次发现用户私自拆卸敲打，损坏表头等多种破坏计量表性能的方法使表不走或慢走。（5）仪表安装不正确所带来的差。例如没有将所安装的系统在拆卸仪表状态下吹扫洁净；仪表的前后直管的长度不够；导压管弯曲半径不够；法兰上黄油过多而堵塞仪表计量、焊渣卡住计量涡轮、计量表的工作环境差（如震动、强电流、强磁场等环境）等。2.2.4 其它正常和非正常原因所带来的差非法偷气、私自接气；抄表人员产生的粗
14、大误差如数据抄错；该进行系数换算的未进行换算；系数设置不合理；漏抄表；以估计代替抄录；抄表时间的不可能完全一致以及与上游单位的截止时间不一等等也会成为输差因素。2.3 输差特性分析2.3.1 输差产生的特性根据前述输差产生的各种原因，我们可以归纳其产生特性为：新建管网输差小，年代久远的管网输差大；季节变换使输差发生变化。如成都地区，一般在 310 月份，输差小。因为气温与标准参比条件温度相差不大。在 12 月输差大小发生急剧改变。以博能燃气公司为例，每年 11 月底至 12 月，气温发生了较大变化，远离了标准参比条件，这种变化可导致未进行温度补偿的气量输差可达到 5%。2.3 .2 隐蔽性、时
15、效性输差产生往往是渐近的、隐蔽的，当它产生时不易立即发现。因为我们的数据采集手段目前尚不能达到按天进行汇总的水平，其滞后反映时间至少一个月。因此，它所带来的损失也具有隐蔽性，不易引起重视，这就更具有危险性和麻痹性。3 输差控制与管网管理技术研究3.1 输差大小的分档输差大小既关乎公司效益与燃气管网的安全，又不可避免，因此因对其大小应该进行定量管理。根据上述输差产生原因分析，结合笔者多年的实际经验，我们认为输差在 3%以内为优良控制状态，可说明计量管理好，管网基本无泄漏。输差在3%6% 之内，为正常控制状态。当输差大于8%，即进入了危险状态，应采取积极应对措施；若输差超过 15%20%之间，则输
16、气价差完全丧失，则企业将无利可赢，且会带来严重的燃气管网安全事故，则必须下大本钱整改。43.2 输差管理3.2.1 人人有责根据前面的分析可知，燃气公司的输差是与生俱来的，我们始终很难消灭它，但我们又必须控制它，要把它控制在合理的范围内，这是燃气公司的必修课，必须年年讲，月月讲，天天讲，一刻也不能放松。每一个从事燃气主业的工作人员必须树立“计量就是计钱，输差就是输钱”的强烈观念，始终把减少输差作为重要工作常抓不懈。输差可能像一个不收敛的函数，但我们始终要使它向零趋近。因此，减少输差决不仅是某一个部门的工作，而是人人有责。3.2.2 管好管网首先，要严把新建管线质量关，避免老的管网泄漏未彻底解决
17、，新的管网又产生泄漏。新建管线应从原材料采购，施工人员技术水平和责任心，施工机具配套齐全、完好，施工过程监督等方面把关。特别是计量仪表安装，质管人员一定要到现场“旁站 ”。不合要求，坚决反工，不要怕麻烦和“得罪人”。大流量用户的计量仪表安装后一定要经公司组织验收后方能投入运行。其次，要坚决整改不可靠、年代久远、泄漏严重的管线。不要怕花钱投入，这是一本万利的事。对于有些供气总表的更换，不要过多因为谁承担更换费用的争执而延误时间，其计量损失往往会比一只气表费多几十倍。第三，对现有管网应进行合乎市容标准的标志，例如用专用彩砖标志街道下的管网；用标志桩标志野外管网。尽量避免施工作业给管网带来的临时破坏
18、。第四，有计划地巡查管网，及时发现管网上是否有土建施工或其它可能危害管线的情况。对于干线，每年至少全面检漏一次；对于支线，每年至少两次；对于年代较久的支线每季不少于一次；对于花园小区，在发现总表和户表输差过大也应及时对其庭院管网进行检漏。3.2.3 管好计量仪表要从设计选型配备开始把关。选型阶段往往考虑的是设备最大流量不超出流量计的上限，而对于用气设备各个流量段的使用概率及其误差区域未加考虑，这样导致流量计在实际使用中均未超出其流量上限，但是小流量段或常用流量段误差偏大，因此，对于用气设备较复杂的工商客户的计量，不仅要考虑流量计的选型，而且还须考虑选择何种计量方式，以确保计量结果的可靠 7。对
19、于民用户，比较容易，但要坚持对气表不出户的小区安装计量总表，以便于将输差核算到小区。小区总表一律使用膜式气表，因为膜式表量程比大（1：100），灵敏度高、稳定可靠。对于工业用户，设计人员一定要深入现场将用户的用气点、用气量、用气规律搞准。设计人员要弄清用户工业生产的工艺特点，帮助用户核算其各点小时流量，包括最大小时流量，常用小时流量，最小小时流量。这是保证选好配好计量仪表的前提。对流量大于20000 m3/h且稳定的用户坚持上孔板流量计算机系统，因孔板流量计有很多参数设置，这样供气方可以掌控有利于己方的参数设置的主动权；对流量波动较大的用户选用智能型涡轮流量计，并尽量选用进口的；对流量范围过宽
20、的则对小流量用气点采取分点计量。另外为加强对计量设备的监控与管理，在购入方面安装一套与上游一样的孔板流量计算机系统以便作比较 8，当出现较大计量差时，对上游计量的参数设置进行核对；对大流量用户坚持上数据远传系统，以便于实时监控；提高流量计精度与适用性等。决不能允许设计人员在仪表选型上马虎凑合，不负责任，给输差产生埋下定时炸弹。对在用仪表一方面坚持周期送检制度，其送检周期笔者以为可采用下表 1 所列时间。表 1 仪表建议送检周期仪表类型 检定周期（月）工业孔板流量计系统 24门站孔板流量计系统 36工业涡轮流量计 12民用膜式表（J6） 36民用户表 安装前一次性检，定期报废另一方面是对在用仪表
21、管理的要培训专门人员，配备专用仪器（以便携式为好），定期非法定的巡检在用工业计量仪表，防止计量仪表出现不正常运行，特别是对大型用户每天进行检查和气量分析。如发现有失准的应立即拆下送法定授权机构检定判别，对于其超差的要坚决报废更换。3.2.4 改善管理5博能燃气公司的输差控制一直控制在 3%之内，这是有关部门工作做得细的原因。当然万事万物没有止尽，需改进的方面很多，目前要从统计方法、配备必要手段、细化输差核算分析，量化各种产生的环节上改进工作。例如要克服截止时间不统一的问题，可采用平均输差计算方法，即每月统计后应将年度内各月数据累计计算出平均相对输差则可综合反应控制水平；充分利用已安装的数据远传
22、系统按天估量输差大小，防患于未然变被动为主动；搞准配齐各片区及小区总表，分析各片区的输差比例；准确计量内部生产用气及控制放散量；定期对偷气、私装私改进行查处，对破坏管道造成漏气加大处罚力度；把输差作为硬性指标按片区、小区落实到责任人头，进行考核等等都值得研究和探索。4 结论随着市场竞争的越发激烈，输差的控制直接关系到企业的效益、安全和竞争力。要有效控制输差，必须要科学、合理、快速的剖析输差的成因，对症下药，各个击破，从设计方案、仪表选型、施工管理、管网运行管理、计量仪表管理到数据的收集、统计分析都要做到管理到位，措施落实，责任落实，考核落实的系统管理，切实加强事前、事中、事后控制，才能将输差控
23、制在最小范围内，保障燃气公司经济的良性循环，在竞争中立于不败之地。参考文献1 杨 芳, 郑晓彩, 张喜强。原油/天然气外输计量系统的误差分析。中国修船，2008，6：50532 邵小兰，天然气工商客户燃气计量问题的探讨，上海煤气，2006 年第6 期 3 白皓,输差率分析与探讨, 博燃网4陈文阁. 差压式流量计在流量测量中的误差分析. 机车车辆工艺,2002 , (5) :30335王东,郭淑梅,白岩. 差压式孔板流量计的误差来源与控制对策. 天然气工业,2004 ,24(10) :1321356 用标准孔板流量计测量天然气流量GB/T21446-2008 75767邵小兰，天然气工商客户燃气计量问题的探讨，上海煤气2006 年第6 期 16178奚 岚，天然气产销差的成因与控制方法，上海煤气2004 年第4 期 -1-
