中哈原油管道流量計(jì)運(yùn)行質(zhì)量分析與評(píng)估

中哈原油管道流量計(jì)運(yùn)行質(zhì)量分析與評(píng)估吳浩、周建文、陳群堯、馬應(yīng)奎2012-02-1709:43:39來(lái)源：《檢驗(yàn)檢疫學(xué)刊》2010年第3期(吳浩、周建文：新疆出入境檢驗(yàn)檢疫局新疆烏魯木齊830063；陳群堯：中哈管道有限責(zé)任公司；馬應(yīng)奎：中檢集團(tuán)阿拉山口分公司)摘要：基于2年多中哈管道計(jì)量運(yùn)行數(shù)據(jù)的積累，本文探索了利用首末站計(jì)量差異對(duì)計(jì)量運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分析的方法，為進(jìn)一步探討改進(jìn)國(guó)際原油管道計(jì)量運(yùn)行質(zhì)量，減少計(jì)量誤差奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：管道；流量計(jì)；運(yùn)行質(zhì)量中圖分類(lèi)號(hào)：TP211+.3項(xiàng)目基金：國(guó)家質(zhì)檢總局科研課題(2006Z002800)TheOperationQualityAnalyzingandEvaluationof

Flow-meterMeteringforKazakhstan-ChinaCrudeOilPipelineWuHao1，ZhouJianwen1，ChenQunyao2，MaYingkui3(1.XinjiangEntry-ExitInspectionandQuarantineBureau，rumch，iXinjiang，830063；2.Kazakhstan-ChinaPipelineLLP；3.ChinaCertificationandInspectionGroupXinjiangCo.，Ltd.)Abstract:BasedonmeteringdatumcollectingovertwoyearsinKazakhstan-ChinaPipeline,amethodwasintroducedinthispapertoanalyseandevaluatemeteringoperatingstatemakinguseofmeteringresultdifferencebetweenstartingandendingmeteringstationonthePipeline.Itestablishesthegroundworkforimprovementmeteringoperatingqualityandgropeforthemethodofreducingmeteringerroroninternationalcrudeoilpipeline.Keywords:Pipeline；Flow-meter；OperatingQuality1前言中哈原油管道是我國(guó)第一條跨國(guó)石油運(yùn)輸管道，從2006年5月投運(yùn)至今已經(jīng)2年多。管道建設(shè)一期從哈薩克斯坦境內(nèi)的阿塔蘇到中國(guó)新疆的阿拉山口，線(xiàn)路長(zhǎng)962.2km，管徑813mm，按照正常的線(xiàn)流速，從首站阿塔蘇投入的原油需要在管道中經(jīng)過(guò)1個(gè)多月的時(shí)間才能到達(dá)末站阿拉山口計(jì)量站。因此，從理論上講，首末站的計(jì)量數(shù)據(jù)沒(méi)有即時(shí)可比性。實(shí)際操作中，投產(chǎn)初期在管道中注入的數(shù)十萬(wàn)噸輕質(zhì)鋪底原油的油品性質(zhì)與首站注入原油性質(zhì)的差異；在管道和計(jì)量站注水試壓過(guò)程中帶入的部分殘存水；管道施工完成后吹掃清除工藝不徹底而帶來(lái)的雜物或泥沙；管道輸送過(guò)程中高落差造成管線(xiàn)各段壓力的變化甚至某一段的拉空；為保護(hù)流量計(jì)在投產(chǎn)初期不受損傷或流量計(jì)故障檢修而采取的臨時(shí)儲(chǔ)罐交接計(jì)量措施等：使得長(zhǎng)輸管道計(jì)量數(shù)據(jù)的一致性檢查和控制難以實(shí)現(xiàn)，并且影響因素眾多。但是，中哈管道進(jìn)口原油采取的是在哈薩克斯坦首站預(yù)報(bào)關(guān)，在中國(guó)阿拉山口計(jì)量站交接結(jié)關(guān)的方式，眾多影響因素造成的首末站計(jì)量差異必須需要澄清和解釋?zhuān)艿绖?dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)不可能象靜態(tài)岸罐那樣可用輔助計(jì)量來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，這樣如何科學(xué)地評(píng)價(jià)和解釋長(zhǎng)輸管道首末站的計(jì)量差異并有效地用于管道計(jì)量控制，就成為計(jì)量工作者必須解決的一個(gè)重要問(wèn)題。由于阿拉山口計(jì)量站和阿塔蘇首站的流量計(jì)量系統(tǒng)分別在2006年底和2007年3月以后才開(kāi)始投用，因此無(wú)法在投產(chǎn)開(kāi)始時(shí)就進(jìn)行相關(guān)研究。如今經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行，已具備了較充分的數(shù)據(jù)積累，從而可探索中哈原油管道首末站計(jì)量差異產(chǎn)生的規(guī)律及控制方法。2中哈原油管道首末站計(jì)量結(jié)果差異的統(tǒng)計(jì)和分析2.1參比基準(zhǔn)的確定和參比誤差的評(píng)估根據(jù)管輸原油的特性，首末站計(jì)量數(shù)據(jù)在短期內(nèi)不具備可比性。但是，作為長(zhǎng)期連續(xù)計(jì)量的封閉管道系統(tǒng)，在適當(dāng)?shù)闹芷趦?nèi)其計(jì)量數(shù)據(jù)應(yīng)有規(guī)律可尋，即在油品性質(zhì)波動(dòng)不是特別大的情況下，首末站的計(jì)量數(shù)據(jù)差異應(yīng)在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。為了盡量避免前述各種因素對(duì)首末站計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)比產(chǎn)生的影響，筆者采取以下措施消除影響：避開(kāi)投產(chǎn)初期的過(guò)渡運(yùn)行期；選擇1個(gè)月的累積數(shù)作為對(duì)比觀(guān)察的最小單位，以總的累積誤差作為觀(guān)察和控制目標(biāo)；對(duì)管輸原油主要特性變化對(duì)計(jì)量結(jié)果的影響進(jìn)行評(píng)估。中哈管道輸送原油的密度、水分、沉淀物是3個(gè)對(duì)凈重計(jì)量結(jié)果有著重要影響的特征參數(shù)，圖1、圖2、圖3分別顯示了2006年12月~2009年2月這3個(gè)參數(shù)的變化情況。從圖中可以看出這3個(gè)參數(shù)沒(méi)有明顯的趨向性特征，基本上屬于隨機(jī)波動(dòng)，在個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)的尖峰是由于清管作業(yè)所造成。為了便于分析，我們分別按月度求取平均值列于表1。

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Z二㈣平即莒?3平73HITS震言Z二㈣平即莒?3平73HITS震言E中3」NIT3WTJa甲一1色罕平B平TS『邛TS平罕占甲*?占平T5MSJ星金圖32(X)6年12月?2。。9年2月阿拉山口汁量站進(jìn)口原油沉淀物變仙圖32006年12月~2009年2月阿拉山口計(jì)量站進(jìn)口原油沉淀物變化趨勢(shì)圖表12006年12月~2009年2月阿拉山口計(jì)量站原油主要參數(shù)月平均值統(tǒng)計(jì)匯總表年月密度月均值月度差相對(duì)誤差％年月密度月均值月度差相對(duì)誤差％06-12830.51--08-02832.36-0.74-0.0907-01833.873.360.4008-03837.324.960.5907-02836.262.380.2808-04842.04.760.5607-03834.58-1.67-0.2008-05841.58-0.50-0.0607-04828.43-6.16-0.7408-06836.36-5.22-0.6207-05834.065.630.6808-07837.951.590.1907-06833.44-0.62-0.0708-08834.51-3.44-0.4107-07830.19-3.24-0.3908-09837.823.310.3907-08826.39-3.80-0.4608-10837.12-0.70-0.0807-09827.941.550.1908-11832.65-4.47-0.5407-10828.450.510.0608-12836.483.830.4607-11827.05-1.40-0.1709-01836.24-0.24-0.0307-12829.472.420.2909-02839.693.450.4108-01833.103.640.44

依照研究報(bào)告《哈中原油管道快速回路手工取樣驗(yàn)和大罐取樣的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究》［1］推出的誤差分量計(jì)算公式(1廣(4)，可分別計(jì)算出由于月度油品參數(shù)變化可能引起的首末站凈重計(jì)量最大相對(duì)誤差。甘二祈M甘二祈M曲(\~%-y-z)(]-x-(V頃(4)上式中，、x、y、z依次分別代表密度、水分、沉淀物、鹽含量4個(gè)參數(shù)，部口沮渤、:1/"1/依次分別代表密度、水分、沉淀物、鹽含量4個(gè)參數(shù)變化引起的凈重相對(duì)誤差。從圖2、圖3可以看出，如果忽略清管作業(yè)期間出現(xiàn)的峰值，水分的最大波動(dòng)范圍在0.1、沉淀物的波動(dòng)范圍大約在0.01以下，屬于高階分量。因?yàn)辂}份的影響在以前的研究中已證明可以忽略不計(jì)［2］，所以只需計(jì)算密度和水分變化分量：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"PHP616八-廣—~—n074%；Wp82843'&11101—=(ix=-011%M(]-x-y-z)1-01將密度、水分偏差分別作為集合這'll,n=2)=(14259求平均■X=—t\i=°74+°Hni=1『6)I求標(biāo)準(zhǔn)差無(wú)偏估計(jì)值：?s」=(XL-X)2KFl—L=i=(14259『6)二J(074-0425)2+(011-0425)'=0443^求93%置信度水平下的偏差變化范曲L96心)二。g(7)2.2首末站計(jì)量結(jié)果的對(duì)照對(duì)首末站計(jì)量結(jié)果差異進(jìn)行2年多的連續(xù)的監(jiān)測(cè)，結(jié)果列于表2。表22006年12月~2009年2月首末站計(jì)量結(jié)果及差異統(tǒng)計(jì)匯總表(單位：t)年月末站首站差異年月末站首站差異06-12368007.376372852756-4845.38008-02417152.041416841.000311.04107-01377292.906379819.904-2526.99808-03477446.122482734.000-5287.87807-02338911.548341229.201-2317.65308-04502187.559500023.0002164.55907-03384142.033383500.967641.06608-05517770.808511274.0006496.80807-04400293.002399827.000466.00208-06491466.710489586.0001880.71007-05409260.563409622.000-361.43708-07521666.06551656.0005510.06507-06386837.916381733.8315104.08508-08509644.976507184.0002460.97607-07439883.120435451.0004432.12008-09555029.122553782.0001247.12207-08357932.835358840.000-907.16508-10630318.517629032.0001286.51707-09441835.083439917.0001918.08308-11549539.903549837.000-297.09707-10440456.649439915.000541.64908-12547694.275549727.000-2032.72507-11434181.436434853.000-671.56409-01494453.677498097.000-3643.32307-12362268.537362161.000107.53708-02458204.936458300.000-95.06408-01405332.951406876.000-1543.049合計(jì)12219210.66612209171.65910039.007注：由于首站未能提供2006年7月~11月的數(shù)據(jù)，因此本統(tǒng)計(jì)從2006年12月作為比較檢測(cè)起點(diǎn)。從表2可以看出，2006年12月~2009年2月這29個(gè)月中，哈中管道首站發(fā)出的計(jì)量數(shù)據(jù)為12209171.659，t末站接收的數(shù)據(jù)為12219210.666，t末站計(jì)量數(shù)據(jù)較首站多出10039.007，t相對(duì)計(jì)量誤差為0.082%。依照設(shè)計(jì)規(guī)范和兩國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定的計(jì)量系統(tǒng)凈重計(jì)量誤差極限值為±0.35%[2,3]，如果簡(jiǎn)單地從計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度來(lái)評(píng)價(jià)，0.082%的相對(duì)誤差遠(yuǎn)小于±0.35%，可以說(shuō)計(jì)量運(yùn)行正常。但是，如果把首末站每個(gè)月的計(jì)量數(shù)據(jù)之差Xi作為連續(xù)觀(guān)察單元，考察累積相對(duì)誤差函數(shù)F(Xn)和累積絕對(duì)誤差函數(shù)f(Xn)的變化規(guī)律，累積相對(duì)誤差函數(shù)F(Xn)可以表達(dá)為：Ex,(8)j=E上式中，Qi表示第Xi個(gè)月的交接總量，表示第i個(gè)月首末站計(jì)量數(shù)據(jù)之差。累積絕對(duì)誤差函f(Xn)可以表達(dá)為：陣）二牛（9）J=I上式中，Qi表示某個(gè)月份的交接總量；并假定，首末站的標(biāo)準(zhǔn)溯源誤差可以忽略，沒(méi)有其他造成計(jì)量結(jié)果系統(tǒng)性誤差的因素，那么，Xi應(yīng)是符合正態(tài)分布的隨機(jī)變量，i=1、2、3、4、5、6???.n，當(dāng)n足夠大時(shí)，應(yīng)有：lin—Sa,=0（10）n8flJ=I同理可以推出，血=O（11）將表1中的首末站計(jì)量差異序列數(shù)據(jù)經(jīng)處理繪制成波動(dòng)圖（見(jiàn)圖4）、頻數(shù)圖（見(jiàn)圖5）。圖5反映了首末站計(jì)量差異值的概率分布，基本上是正態(tài)分布，但圖4顯示首末站計(jì)量差異值的分布并不呈現(xiàn)規(guī)則的正態(tài)分布，這說(shuō)明，計(jì)量運(yùn)行中存在其他系統(tǒng)性的誤差。圖4年12月~2009年2月首末站汁量統(tǒng)汁數(shù)據(jù)差異波動(dòng)圖圖42006年12月~2009年2月首末站計(jì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)差異波動(dòng)圖

-4000-200U-loot!0lOflfl2-00O林如誤差圖5月度首站計(jì)量差異值頻數(shù)分布圖-4000-200U-loot!0lOflfl2-00O林如圖5月度首末站計(jì)量差異值頻數(shù)分布圖為了更直觀(guān)、全面地展示管道計(jì)量誤差的波動(dòng)規(guī)律，根據(jù)上述分析，依照公式(8)、(9)計(jì)算獲得反映管道計(jì)量累積絕對(duì)誤差和累積相對(duì)誤差變化趨勢(shì)圖(見(jiàn)圖6、圖7)。從圖6可以看出，2006年12月~2007年2月計(jì)量誤差保持著負(fù)向誤差累積(即體現(xiàn)為末站接收數(shù)少于首站發(fā)出數(shù))，2007年3月?5月基本保持前期的誤差累積水平，2007年6月~7月連續(xù)2個(gè)月持續(xù)為正向累積，至2007年7月，累積計(jì)量誤差基本趨于零；在此后的7個(gè)月中，累積計(jì)量誤差基本平穩(wěn)，沒(méi)有大的起伏。然而，2008年4月~10月期間則出現(xiàn)連續(xù)的正向計(jì)量誤差累積，達(dá)到16107.26t的高位。從圖7可以看出，累積相對(duì)計(jì)量誤差在管道運(yùn)營(yíng)開(kāi)始時(shí)很大，最大達(dá)到-1.3%，這恰恰說(shuō)明長(zhǎng)輸管道首末站即時(shí)計(jì)量數(shù)據(jù)的不可比性。隨著交接數(shù)量的增加，相對(duì)計(jì)量誤差則逐步縮小，但從誤差數(shù)據(jù)的位置上看則多為正向誤差，這說(shuō)明計(jì)量系統(tǒng)運(yùn)行存在系統(tǒng)性的誤差。

甘量差首末站累積相對(duì)計(jì)量誤差趨勢(shì)圖ZODOQ.0001&000.-10000.000-0.1中ft口2JJXl^OF如甘量差首末站累積相對(duì)計(jì)量誤差趨勢(shì)圖ZODOQ.0001&000.-10000.000-0.1中ft口2JJXl^OF如zijajj￡UMUill護(hù)I]‘J*檳勺mI；i成I；?頃日rig