CNG加气站天然气输差的控制技术与综合管理.doc

CNG加气站天然气输差的控制技术与综合管理
赵海邦 张义龙 陈贤忠

成都鲁能压缩天然气有限责任公司成立于2001年1月，同年11月公司第一座加气站（八里庄加气站）竣工投产，实现了当年建设当年投产当年见效。经过近年的发展，公司已建设了5座加气站，2008年生产、销售压缩天然气4000万立方，实现产值1.08亿元。
一、天然气输差产生的原因分析
自2001年11月八里庄加气站投产以来，公司购入、销售的天然气输差一直在7%-9%之间徘徊，居高不下，每年因此影响将减少销售收入约700-970万元。天然气的成本支出占销售收入的61%，如何降低天然气输差，增加销售收入，提高经济效益成为公司成本管理的重点工作。
在CNG加气站中，从煤气计量柜送入的天然气量与公司销售出的天然气量之间的差称为输差。影响天然气输差的主要因素可能是：原料天然气生产过程中正常的损耗、系统内、外泄漏、计量器具漂移或其它原因。
1、加气站工艺流程系统简介
压力不大于0.3MPa的管道天然气经天然气计量柜计量后，至脱硫塔脱硫处理，再经天然气缓冲罐后至天然气压缩机压缩成25MPa的压缩天然气，压缩天然气经高压脱水装置脱水处理后经顺序控制盘至高压储气罐（井），最后通过售气机到用户。
2、工艺流程系统分析
公司组织了调研小组，通过对成都市内各加气站和公司的生产工艺系统进行全面的分析，认为造成输气差较大的原因是：
1、计量管理装置原因本身存在的问题。
天然气原料的购入与成品的销售直接由加气站计量系统负责，其主要由购气计量装置与销售计量装置构成（其中购气计量装置为天然气涡轮表，销售计量装置为天然气质量流量计）。计量器具是否合格对计量的准确性起决定性作用。而购气计量装置天然气涡轮表的计量精度与：计量装置的选型、安装质量、介质压力、温度、密度、流速及使用环境、操作与维护方法、自旋时间等有关。销售计量装置天然气质量流量计的计量精度与：介质压力、密度、粘度、环境温度、振动、管道应力等因素有关。
2、生产工艺系统中设备可能存在的缺陷，如设备本身缺陷。
3、生产过程中可能存在跑、冒、滴、漏，如进气阀门关闭不严导致天然气回流，售气机电磁阀关闭不严造成的不计量。
4、生产过程中正常的损耗。
天然气按其化学组成，甲烷占70%-95%、乙烷占1%-10%，其它还有少量的高碳烷烃、硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、水汽等。在生产过程，管道原料天然气经脱硫塔脱硫处理、天然气压缩机压缩、高压脱水装置脱水及高压储气罐（井）储存过程中原料天然气中的高碳烷烃、水等液化后通过排污系统排出，造成一定的正常损耗。根据煤气公司提供的气质报告，分析此项正常损耗约在1%-5%左右。
二、输差的控制技术与综合管理
1、计量装置控制技术与管理
1.1进气计量装置
针对购气计量装置天然气涡轮表的工作原理，分别对影响计量精度的各项因素进行分析，逐一排除了可能影响计量精度的因素后，最后确定影响其计量的因素可能是：计量表校定后计量装置二次表出现了数据漂移导致计量器具不合格。在与煤气公司进行沟通后，将计量装置分别送中测院进行了检测，最终排除影响购气计量装置涡轮表计量精度的各项因素。下表为计量装置检测前后输差比较表：

八里庄站
西北桥站
永丰站
青龙站
科华站
检测前输差
5.6%
6.3%
7.3%
6.4%
6.5%
检测前输差
4.5%
5.6%
6.5%
5.1%
5.2%
比 较
1.1%
1.3%
0.8%
1.3%
1.3%
1.2销售计量装置
质量流量计在实际使用时，因天然气压力的变化可能导致其测量管绷紧程度发生变化，仪表常数变动，并发生零漂。因此在实际销售天然气时，应注意控制其压力时，不能与校准时相差太大，否则对于质量流量计将产生一定的影响。
在质量流计中，受环境、管道应力等因素影响较小，并已考虑了温度补偿，因此环境温度发生引起的影响也可忽略。实际工作中，天然气密度变化改变质量流量计测量的气体质量，从而使流量传感器的平衡发生变化，导致零点偏移，因此天然气密度的变化是计量装置偏差的最大影响因素。
2000年成都市首座CNG运行以来，成都市技术监督局在售气机检定时，天然气密度值为0.7224Kg/m3，近几年来一直未发生变化。由于销售天然气的压力为20MPa，要想在此工作条件下测得其密度值较为困难。在与多家检测中心联系后，确定了与西南石油地质中心实验室合作，在经过多次的连续检测中，终于检测到实际的最佳天然气密度值为：0.6867 Kg/m3 。在与成都市技术监督局协商后，同意按我公司提供的检测报告调整售气机的密度值。经实施后输差降低约4.95%。
检测前后的密度值比较表

八里庄站
西北桥站
永丰站
青龙站
科华站
原密度值（Kg/m3）
0.7224
0.7224
0.7224
0.7224
0.7224
现密度值（Kg/m3）
0.6867
0.6867
0.6867
0.6867
0.6867
下降百分比
4.95%
4.95%
4.95%
4.95%
4.95%
在采取上述措施后，公司要求各加气站每班必须加强对计量设备进行巡查，及时记录运行数据，生产部加强此项工作的检查，减小了因计量装置故障引起的损失。同时，生产部建立成本台帐（见下表），每天对各站的运行成本进行统计，及时对存在异常情况进行处理。如在永丰站发现输差增大后，对售气机检定时发现一台售气机最大计量偏差值达到8.1%，另外一台设定的密度值自动恢复至设备出厂时的设定值。
这样，通过及时检定进气计量装置，缩短销售计量装置的检定周期，及时进行工艺系统的巡检等措施，较好地解决了计器器具引起的输差问题。

科华加气站天然气生产成本日统计表
序号
进气压力(Mpa)
购气量(m3)
销售量(m3)
输差(％)
日期
1
0.23
41973
40745.17
2.9253
2008-10-1
2
0.22
40124
40083.83
0.1001
2008-10-2
3
0.233
40016
39725.53
0.7259
2008-10-3
4
0.22
40365
40286.6
0.1942
2008-10-4
5
0.21
40735
41193.57
-1.1257
2008-10-5
6
0.2
39947
39524.34
-0.6144
2008-10-6
7
0.21
39947
39495.43
1.1304
2008-10-7
8
0.19
40637
39941.4
1.7117
2008-10-8
3、生产工艺设备缺陷的处理
在解决了计量装置对输气差产生的影响后，公司调研小组把工作重点放在了对生产工艺系统中调研之中。通过对工艺系统中的生产系统、产品质量控制系统、储存系统、回收系统的仔细分析，最后把工作重点放在生产系统中的压缩机上面。在对压缩机运行状况进行长达一周的跟踪分析，发现压缩机在运行一段时间后，各级填料存在不同程度的漏气，由于漏气量较小，大都随着放空管排入大气中，同时因产品质量控制系统中的脱水装置排污时产生的气味所掩盖漏气异味，因此压缩机各级填料漏气一般情况下不易查觉。在与压缩机设计、生产单位进行沟通后，对压缩机各级气缸进行改造，对填料内件采用新材料，加大填料使用寿命，增加漏气回收管，将各级填料漏气统一回收至一级进气。通过对压缩机工艺系统存在的缺陷进行完善，进一步减小了天然气输差，并解决设备长期存在的漏气隐患，确保设备安全运行的可靠性。
4、加强生产过程管理，杜绝生产过程中发生的跑、冒、滴、漏。根据对生产工艺系统的分析，找到影响系统内、外泄漏的关键因素：一方面是压缩机在排污时管道内压力增高，而进气止回阀关闭不严导致天然气回流或者是售气机电磁阀关闭造成售气机不计量，一方面是管线或设备上的阀门外漏及不当操作造成的天然气损耗。针对以上分析，生产部制定了详细的规定，要求各站操作工必须每小时对系统进行一次全面的检查，并作好相关记录，当班班长每班陪同巡检次数不少于三次，站长不少于两次，生产部检修人员每天至少到站点巡检一次。同时，在设备排污时，注意观察，一方面可以了解原料气质量，一方面可根据排污情况缩短排污时间，减少因排污造成的输差增加。
三、输气控制技术与综合管理实施后的特点
在天然气输差控制实施过程中，采用了国内外新技术、新工艺、新材料，提高了设备的可靠性，机械性能更优良，计量更准确，大大提高了经济效益。实施后具有以下特点：
1、计量精度更高、更合理。一方面通过对计量装置的及时检定，解决了计量器具不稳定造成的计量不合格问题；一方面通过天然气密度的检测，较好地解决了计量换算问题，确保了计量的准确性；最后，通过加强日常管理，更有效的解决了计量器具误差的产生，保证了计量的公平、公正、合理。
2、采用新技术提高了设备的可靠性。对天然气压缩机缺陷改造后，实现了填料漏气回收，实际输差为降低了1%。同时，使用了从日本引进的新材料，并请军工企业对其进行加工制作的填料，提高了填料的使用寿命，通过对改造解决了设备缺陷造成的输差问题及设备长期存在的漏气隐患，确保加气站安全运行的可靠性。
3、经济效益明显。
通过对天然气输差的全面控制后，输气差由之前的7-9%降至目前的1.05%，提高了加气站的销售收入858.6万元，成为公司目标成本管理的亮点。
四、行业天然气输差情况
目前，成都市各加气站输差平均在5%左右，主要是管理落后，设备技术更新不足造成的，主要表现如下：
1、 压缩机没有进行填料漏气回收，基本上都是直接排入大气，不仅造成资源浪费，成本增加，而且存在一定的安全隐患。
2、成都市各加气站仍按2000年成都市技术监督局规定的天然气密度值执行（0.7224Kg/m3），比我公司执行的天然气密度值高4.95%。
3、行业内各加气站计量装置按成都市技术监督局规定的时间进行检定，而我公司的计量装置比其检定周期减少一半，既保护了消费者的合法权益，又促进了公司的经济效益的提高。
五、经济效益
天然气输差控制技术是我公司根据生产工艺系统的实际，并借鉴了行业内加气站的不足之处，采用了国内外新技术、新工艺、新材料，降低了输气差，节约了有限的资源，提高了经济效益，并有效的促进了公司市场竞争力的提高，较好地解决了因天然气泄漏造成的安全隐患，有力地促进了公司平衡、健康、有序的发展。
自实施天然气输差控制技术以来，天然气输差已由之前的7-9%降低至1.05%，按2008年1-11月生产销售4000万立方天然气计算，已累计增加销售318万立方天然气，按现销售价格2.7元/m3计算，可增加销售收入858.6万元，新增利税145.9万元，实现年增收净利约712.7万元，取得了良好的经济效益。
天然气输差控制技术实施后是公司为最大提高经济效益，实现持续提升自己的产品竞争能力而进行的，对提升鲁能品牌影响力、开辟更大的市场具有深远意义。

二00八年十一月十九日

8