CAC-Các bước để đo khí chính xác

Viết bởi Bob Thomson, Chuyên gia tư vấn đo lường dòng chảy chính, EffecTech Ltd. Các nhà máy điện tua-bin khí chu trình hỗn hợp (CCGT), nhà máy nhiệt điện kết hợp (CHP), các kho lưu trữ khí và các ngành công nghiệp sử dụng nhiều năng lượng đốt hoặc xử lý lượng khí rất lớn mỗi năm. Loại khí này thường là một trong những chi phí đầu vào lớn nhất (và do đó là rủi ro) đối với hoạt động kinh doanh của họ, chi phí này chủ yếu được xác định bởi độ chính xác của việc đo khí và giá phải trả cho khí. Các công ty thường nỗ lực hết sức để đảm bảo các thỏa thuận thương mại cho việc mua khí đốt thuận lợi nhất có thể, nhưng lại bỏ qua câu hỏi hiển nhiên: Trên thực tế, việc đo khí đốt của chúng ta chính xác đến mức nào?

Hệ thống đo khí áp suất cao/thể tích lớn hiện đại phức tạp hơn nhiều so với những gì nhiều người nhận ra, phức tạp hơn nhiều so với đồng hồ đo gia đình ở nhà, nhưng cuối cùng vẫn thực hiện cùng một công việc – tạo ra hóa đơn. Không giống như đồng hồ đo ở nhà của bạn, đây không phải là hệ thống “vừa vặn và quên đi”, chúng được tạo thành từ nhiều bộ phận, tất cả đều dễ bị lệch, lỗi, thiết lập không chính xác hoặc bảo trì không đúng cách. Đây là một lĩnh vực rất chuyên biệt, nơi kinh nghiệm thực sự có giá trị và chuyên môn chủ yếu tập trung vào lĩnh vực dầu khí thượng nguồn – ngoài khơi và tại các trạm khí đốt quanh bờ biển của chúng ta.

Rất ít công ty cung cấp kiến ​​thức chuyên môn như vậy cho khu vực hạ nguồn, những người sử dụng khí đốt trên đất liền. Một công ty như vậy đã làm được điều đó là EffecTech Ltd., công ty duy nhất có thể tạo điều kiện thuận lợi cho cả ba bước phải thực hiện để giảm độ không đảm bảo của hệ thống đo khí xuống mức phần trăm thể tích và năng lượng khí thấp nhất có thể. Đối với những độc giả chưa quen với việc đo lượng khí đốt để thanh toán hoặc chuyển giao quyền giám sát, đôi khi được gọi là “đo lường tài chính”, đây là tổng quan về các bước chính cần xem xét. Sự khác biệt giữa thể tích và năng lượng liên quan đến phép đo khí tự nhiên là một điều rất quan trọng.

Gas thường được giao dịch theo đơn vị năng lượng, nhưng hầu hết các máy đo chủ yếu đo thể tích. Do đó, một trong những nhiệm vụ của toàn bộ hệ thống đo lường là chuyển đổi từ khối lượng (hoặc khối lượng) sang năng lượng cho mục đích thanh toán. Tuy nhiên, dụng cụ đo hàm lượng năng lượng của khí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định thể tích. Như nhiều độc giả đã biết, thiết bị này là máy sắc ký khí xử lý. Khí tự nhiên điển hình của Biển Bắc được tạo thành từ nhiều thành phần, trong đó Metan, Ethane, Propane, Nitơ và Carbon dioxide chiếm phần lớn nhất.

Máy sắc ký tách các thành phần này, đo và báo cáo tỷ lệ phần trăm của từng thành phần trong hỗn hợp theo phần mol và thường tính toán hàm lượng năng lượng của khí – hoặc giá trị nhiệt lượng (CV); được biểu thị bằng megajoules trên mét khối tiêu chuẩn. Tuy nhiên, thành phần khí được báo cáo bằng sắc ký còn được sử dụng cho nhiều mục đích khác nữa.

Ở Anh, một mét khối khí tiêu chuẩn được định nghĩa là ở nhiệt độ 15°C và 1,01325 BarA, một bầu không khí tiêu chuẩn trên thực tế. Tuy nhiên, hầu hết các máy đo lưu lượng như máy đo tuabin và máy đo siêu âm, đều đo thể tích khí chảy qua chúng ở bất kỳ áp suất và nhiệt độ nào tồn tại trong đường ống. Thể tích chưa được điều chỉnh (tổng hoặc quan sát) này phải được chuyển đổi thành thể tích tiêu chuẩn trước khi nó có thể được chuyển đổi tiếp thành đơn vị năng lượng. Dữ liệu thành phần từ máy sắc ký khí được máy tính lưu lượng (hoặc bộ hiệu chỉnh thể tích) sử dụng để tính toán mật độ và mật độ tiêu chuẩn của khí nhằm thực hiện việc này.

Việc tính toán khá phức tạp và phải tuân theo các tiêu chuẩn quốc tế ISO 6976 và AGA 8. Để tính mật độ khí ở điều kiện đường dây, áp suất và nhiệt độ của khí chảy qua đồng hồ cũng phải được đo chính xác. Vì vậy, người sử dụng gas nên thực hiện ba bước nào để đảm bảo rằng tập hợp tương tác phức tạp này đều hoạt động với mức độ không chắc chắn thấp nhất có thể? Hai cái liên quan đến sắc ký khí và cái còn lại liên quan đến phần còn lại của hệ thống đo sáng.

Bước Một

Sắc ký khí về cơ bản là một máy so sánh. Nó so sánh phản ứng của nó với từng thành phần khí với tỷ lệ đã biết của từng thành phần có trong khí hiệu chuẩn. Thông thường, máy sắc ký khí thực hiện tự hiệu chuẩn hàng ngày bằng cách sử dụng khí hiệu chuẩn này. Tuy nhiên, điểm quan trọng nhất cần hiểu từ điều này là độ chính xác của sắc ký khí chủ yếu phụ thuộc vào chất lượng của khí hiệu chuẩn này. Trước đây, các loại khí này được tạo thành và chứng nhận bằng trọng lượng, tuy nhiên, các loại khí hiệu chuẩn tốt nhất hiện nay được tạo ra bằng phương pháp đo trọng lượng, sau đó được hiệu chuẩn và chứng nhận bằng phân tích bởi phòng thí nghiệm hiệu chuẩn được công nhận ISO 17025. Do đó, chứng nhận dành cho những gì thoát ra khỏi hình trụ chứ không phải những gì được đưa vào hình trụ.

---

Bước hai

Trong khi hiệu chuẩn sắc ký bằng khí hiệu chuẩn là cần thiết thì mỗi thành phần khí chỉ được hiệu chuẩn ở một giá trị (giá trị có trong khí hiệu chuẩn). Để đảm bảo rằng sắc ký vừa tuyến tính trên toàn bộ phạm vi nồng độ có thể có của từng thành phần, vừa có thể lặp lại trong các phép đo của nó, đánh giá hiệu suất ISO 10723 đã được phát triển. Điều này bao gồm việc phân tích lặp đi lặp lại bảy hỗn hợp khí được chứng nhận rất khác nhau và một lượng đáng kể phân tích dữ liệu thống kê về kết quả từ việc này. Việc đánh giá ISO 10723 hàng năm là bắt buộc ở Vương quốc Anh để tuân thủ các yêu cầu của Chương trình mua bán phát thải carbon (Cấp 1).

Tuy nhiên, chúng được khuyến khích ngay cả đối với những trang web không yêu cầu điều này. Khi kết hợp với việc kiểm tra thiết bị và hệ thống xả mẫu khí của thiết bị, việc đánh giá ISO 10723 là cách duy nhất để đảm bảo rằng máy sắc ký khí đang tạo ra dữ liệu chất lượng và tạo ra độ không đảm bảo đo thấp nhất có thể.

---

Bước thứ ba

Nhiều người nghĩ rằng việc xác nhận hệ thống đo lưu lượng khí kết thúc bằng việc hiệu chỉnh đồng hồ đo. Mặc dù đây là một phần quan trọng của quy trình nhưng nó thường chỉ được thực hiện 3 đến 5 năm một lần, vì trong trường hợp máy đo tua bin, siêu âm và Coriolis, việc hiệu chuẩn phải được thực hiện tại cơ sở được chứng nhận ISO 17025 và trên khí tự nhiên. ở áp suất vận hành, nhiệt độ điển hình và trên toàn bộ tốc độ dòng chảy. Thông thường, đồng hồ đo và các cuộn ống ngược dòng liên quan được gửi đi cùng nhau, khiến quá trình này khá tốn kém. Trong trường hợp máy đo lỗ, chỉ tấm lỗ thường được gửi đi để hiệu chuẩn hàng năm.

Tuy nhiên, cho dù sử dụng công nghệ đồng hồ nào, việc xác nhận tại chỗ đối với toàn bộ hệ thống đo lường là vô cùng quan trọng để đảm bảo rằng việc đo sai thể tích khí gây tốn kém không xảy ra. Điều này liên quan đến việc hiệu chuẩn tại chỗ về áp suất, nhiệt độ; và trong trường hợp đồng hồ đo lưu lượng loại lỗ, bộ truyền áp suất chênh lệch. Máy tính lưu lượng phải được xác thực để đảm bảo rằng các giá trị được tính toán về mật độ, mật độ tiêu chuẩn, CV, cũng như thể tích tiêu chuẩn và tốc độ dòng năng lượng cũng như tổng số, là chính xác so với các tính toán ngoại tuyến của bên thứ ba. Cấu hình và các hệ số cố định được sử dụng trong máy tính lưu lượng để tính toán này cũng phải được xác minh như một phần của quy trình này. Cuối cùng, tất cả dữ liệu – đặc biệt là về thành phần khí – di chuyển xung quanh hệ thống phải được chuyển chính xác đến đúng vị trí.

Có các quy trình được công nhận trong ngành khí đốt để thực hiện tất cả các xác nhận này, trong trường hợp Khí lưới quốc gia, chúng thường được gọi là ME2. Trong trường hợp hệ thống đo lường được sở hữu và vận hành bởi chủ nhà máy hoặc người mua khí đốt, National Grid sẽ yêu cầu hệ thống đo lường phải được xác nhận tối thiểu hàng năm. Tuy nhiên, để giảm thiểu rủi ro tài chính từ những điều chỉnh tiền tệ lớn có thể xảy ra nếu xảy ra sai sót, chúng tôi đặc biệt khuyến khích việc xác nhận thường xuyên hơn. Trong trường hợp người sử dụng khí đốt cuối cùng không sở hữu và bảo trì hệ thống đo lường, cần phải thực hiện thêm một bước nữa.

Họ chắc chắn nên cân nhắc việc nhờ một bên thứ ba có kinh nghiệm thực hiện kiểm toán hệ thống đo lường, việc bảo trì và xác nhận hệ thống. Điều này thường được thực hiện tốt nhất bằng cách nhờ bên thứ ba chứng kiến ​​việc xác nhận đầy đủ hệ thống đo lường do nhân viên bình thường thực hiện. Ngay cả khi chỉ thực hiện việc này một lần cũng sẽ mang lại sự đảm bảo có giá trị, nhưng việc chứng kiến ​​thường xuyên sẽ đảm bảo rằng những người thực hiện bảo trì và xác nhận sẽ không cắt xén bất kỳ bước nào và nêu rõ nếu họ thiếu kinh nghiệm và kiến ​​thức cần thiết.

Cuối cùng, cần luôn nhớ rằng chi phí thực hiện tất cả các bước để thực hành đo khí tốt nhất được nêu ở trên thực tế là rất nhỏ so với tổng giá trị hàng năm của việc đo khí và rủi ro tài chính tiềm ẩn nếu không thực hiện như vậy. . Do đó, nó nên được xem theo cách tương tự như bảo hiểm.

Tài liệu liên quan

---