CAC – Giảm Sai Sót Và Độ Không Đảm Bảo Trong Đo Lường Chất Lượng Khí

Khí tự nhiên và LNG được giao dịch trên tổng năng lượng được cung cấp. Năng lượng được cung cấp là sản phẩm của lưu lượng thể tích và chất lượng khí. Do đó, các lỗi và độ không đảm bảo trong phép đo chất lượng hoặc lưu lượng khí sẽ ảnh hưởng đến việc tính toán tổng năng lượng. Do khối lượng lớn khí đốt tự nhiên chảy qua các điểm chuyển giao quyền giám sát tài chính*, ngay cả một lỗi rất nhỏ trong cả hai phép đo cũng có thể dẫn đến sự khác biệt lớn về mặt tài chính.

Khí tự nhiên được tạo thành từ một số loại khí thành phần và do đó có thể thay đổi tự nhiên. Sự không nhất quán này ảnh hưởng đến năng lượng chứa trong một thể tích khí nhất định. Chất lượng khí được mô tả phổ biến nhất dựa trên các phép đo được thực hiện về giá trị gia nhiệt, còn được gọi là giá trị nhiệt lượng, Chỉ số Wobbe, mật độ tương đối và các giá trị khác.

* Điểm chuyển giao quyền giám hộ không nhất thiết đồng nghĩa với việc thay đổi quyền sở hữu. Có thể tại thời điểm này, việc đo khí tự nhiên được thực hiện để đảm bảo rằng nghĩa vụ hợp đồng giữa người mua và người bán được đáp ứng. Nghĩa vụ có thể yêu cầu tuân thủ các tiêu chuẩn về độ chính xác, tuyến tính, độ lặp lại hoặc độ không chắc chắn như được xác định bởi các tiêu chuẩn đo lường mà họ đã đồng ý thực hiện.

Làm thế nào để chúng ta đo lường chất lượng khí đốt?

Đo lường chất lượng khí bằng cách sử dụng máy sắc ký khí. Máy sắc ký khí được sử dụng để tách các thành phần của khí tự nhiên sao cho mỗi thành phần chính có thể được định lượng. Quy trình nội bộ bao gồm các hệ thống con bơm mẫu, tách mẫu, phát hiện các thành phần và báo cáo kết quả.

Trong cả phép đo LNG và khí tự nhiên, GC thực chất là một máy tính tiền. Dữ liệu thu được từ công cụ cùng với dữ liệu về lưu lượng hoặc khối lượng sẽ xác định giá trị tài chính của sản phẩm. Xem xét số tiền tài chính khổng lồ được trao tay trong các giao dịch này, điều cực kỳ quan trọng là phải đảm bảo thực hiện đo lường chất lượng khí chính xác nhất.

Sai sót và sự không chắc chắn xảy ra ở đâu?

• Lấy mẫu
• điều hòa
• Khí hiệu chuẩn
• Phân tích
• Nhân viên
• Kiểm soát chất lượng
• Bảo trì

Lấy mẫu và điều hòa (khí tự nhiên)

Khi lấy mẫu khí tự nhiên, điều bắt buộc là mẫu được thu thập phải thể hiện đầy đủ nhất về khí đó. Phương pháp tốt nhất liên quan đến việc sử dụng đầu dò và cần cân nhắc một số điều liên quan đến việc lắp ráp đầu dò.

Nên lắp đặt đầu dò trên đầu ống với đầu dò kéo dài vào 1/3 giữa ống nơi lấy mẫu. Đầu dò cũng nên được đặt trong khu vực của đường ống xử lý trong đó nhiễu loạn ở mức tối thiểu, vì nhiễu loạn có thể khiến các chất gây ô nhiễm ở đáy ống bị khuấy động và đưa vào mẫu.

Sự nhiễu loạn là do các khúc cua, van, ống góp và bất kỳ vật dụng nào khác làm hạn chế, thay đổi hoặc tác động đến dòng khí “bình thường”. ISO10715 chỉ ra rằng đầu dò lấy mẫu phải có khoảng cách lớn hơn 20 đường kính so với bất kỳ phép đo lưu lượng nào.

Sau đó, một hệ thống điều hòa được sử dụng để loại bỏ nước, các hạt và trong một số trường hợp là hydrocacbon lỏng. Nó được thiết kế để ngăn chặn sự dao động áp suất, dao động dòng chảy và ngưng tụ hydrocarbon ngược.

Các vấn đề với việc lấy mẫu LNG

ISO8943 mô tả các quy trình lấy mẫu LNG bằng cách làm bay hơi nó để có thể tuân theo phân tích GC.

Cần có máy hóa hơi LNG để đạt được sự chuyển pha; (lỏng thành khí) một quá trình có thể đầy thách thức. Quá trình làm giàu và hóa hơi trước xảy ra khi mẫu LNG không được hóa hơi hoàn toàn trong một bước. Sự hóa hơi một phần khiến các thành phần dễ bay hơi nhất bay hơi trước, để lại mẫu được làm giàu ở pha lỏng. Cả hai pha đều không đại diện cho thành phần mẫu thực sự.

Chỉ bằng cách làm bay hơi mẫu trong một bước duy nhất thì mẫu sẽ đạt được thành phần thực sự và sau đó có thể phân tích được.

Khí đo lường và hiệu chuẩn

Ở dạng đơn giản nhất, GC chỉ đơn giản là một bộ so sánh. Tương tự như một chiếc đồng hồ đeo tay chất lượng cao, sẽ chẳng có ích gì nếu nó được đặt sai thời gian!

Đối với phép đo tài chính về khí tự nhiên hoặc LNG, GC cần phải vừa chính xác vừa chính xác, nhưng độ chính xác chủ yếu chỉ dựa trên vật liệu tham chiếu (khí hiệu chuẩn). Khí hiệu chuẩn là yếu tố chính quyết định độ chính xác của thiết bị.

Khi thảo luận về chất lượng của khí hiệu chuẩn, mối quan hệ giữa độ chính xác, độ chính xác và dung sai thường bị nhầm lẫn.

Nói chung, độ chính xác đề cập đến mức độ gần của giá trị đo được với giá trị đã biết. Độ chính xác đề cập đến mức độ gần nhau của hai hoặc nhiều phép đo. Độ chính xác không phụ thuộc vào độ chính xác. Bạn có thể rất chính xác nhưng không chính xác và bạn cũng có thể rất chính xác nhưng không chính xác.

Khi nói về độ chính xác của các thành phần trong tiêu chuẩn khí hiệu chuẩn, thuật ngữ dung sai thường được sử dụng.

Dung sai là thuật ngữ dùng để mô tả khả năng của phương pháp sản xuất trong việc đáp ứng giá trị danh nghĩa được yêu cầu của người dùng cuối đối với từng thành phần. Nhà sản xuất sẽ nhắm tới giá trị được yêu cầu và dung sai sẽ xác định phạm vi mà giá trị này sẽ rơi vào.

Nếu đó là khí tiêu chuẩn có chất lượng tốt thì mỗi thành phần sẽ được phân tích bằng GC để xác minh giá trị này. Sự không chính xác trong khí hiệu chuẩn sẽ tạo ra các phép đo sai lệch của dòng khí. Độ không đảm bảo đo của cả vật liệu tham chiếu và thiết bị sẽ tăng lên và có thể ảnh hưởng đến kết quả hơn nữa.

Điều gì có thể xảy ra với khí hiệu chuẩn?

Nhiệt độ thấp (vận chuyển, bảo quản, sử dụng)

Khí hiệu chuẩn chuẩn là hỗn hợp đồng nhất của các thành phần có cùng tỷ lệ các thành phần trong một mẫu nhất định. Một sự tương tự tốt giống như một tách trà. Nếu bạn cho đường vào tách trà mà không khuấy, đường sẽ chìm xuống đáy. Khi bạn uống trà, lúc đầu nó sẽ có vị đắng và dần dần ngọt hơn khi bạn uống đến đáy. Trong trường hợp này, tách trà sẽ không phải là một hỗn hợp đồng nhất.

Tình huống tương tự có thể xảy ra với hỗn hợp khí hiệu chuẩn. Nếu không được trộn chính xác, các thành phần nhẹ hơn của hỗn hợp khí tự nhiên (Methane, Ethane, v.v.) sẽ ở trên cùng và thoát ra trước khi lấy mẫu và các thành phần nặng hơn sẽ ở bên trong, do đó không thể hiện rõ ràng mẫu.

Khi chuẩn bị khí hiệu chuẩn, nó sẽ được cuộn lại trong một khoảng thời gian sau khi trộn để đảm bảo nó đồng nhất, nhưng các tỷ lệ này có thể bị thay đổi khi tiếp xúc với nhiệt độ thấp trong quá trình vận chuyển và bảo quản.

Nếu khí hiệu chuẩn thành phần hydrocacbon tiếp xúc với nhiệt độ dưới nhiệt độ sử dụng tối thiểu, thì các hydrocacbon nặng hơn có thể bắt đầu chuyển sang pha lỏng, khiến hỗn hợp khí trở thành tiêu chuẩn khí hai pha, không đồng nhất. Nếu được sử dụng để hiệu chuẩn, thiết bị sẽ bị sai lệch đối với lượng hydrocacbon cao hơn và giá trị gia nhiệt cao hơn.

Độ không chắc chắn lớn hoặc không có

Có một quan niệm sai lầm phổ biến rằng đo lường là một môn khoa học chính xác. Tất cả các phép đo chỉ là ước tính của giá trị thực được đo và giá trị thực không bao giờ có thể biết được. Cho dù cẩn thận hay chính xác đến đâu, mọi kết quả đo đều chứa một mức độ không chắc chắn độc lập.

Vì vậy, nếu phép đo là quan trọng thì độ không đảm bảo đo cũng quan trọng không kém.

Nếu khí hiệu chuẩn không có độ không đảm bảo nào cả hoặc thậm chí là 1% trên tất cả các thành phần (rất khó xảy ra về mặt khoa học) thì không thể tính toán chính xác độ không đảm bảo đo này.

Khí mê-tan được báo cáo là ‘Cân bằng’

Xem xét khí tự nhiên được tạo thành chủ yếu từ khí mêtan, đây là thành phần quan trọng nhất trong việc tính toán giá trị nhiệt lượng và do đó là giá trị tài chính.

Nhà sản xuất khí hiệu chuẩn chất lượng tốt sẽ nhận thức được rằng giá trị tham chiếu và độ không đảm bảo đo của khí mêtan là cần thiết để xác định độ không đảm bảo đo của phép đo chất lượng khí tổng thể.

Làm thế nào chúng ta có thể giảm bớt những vấn đề này?

Kiểm tra

Việc kiểm tra thường xuyên sẽ làm nổi bật các vấn đề trong quá trình đo lường. Việc kiểm tra đo lường chất lượng khí cung cấp đánh giá độc lập về hệ thống của bạn, xem xét hệ thống so với phương pháp thực hành tốt nhất trong ngành và sự tin cậy vào hệ thống và dữ liệu đo lường.

Hiệu suất phân tích

Việc đánh giá máy phân tích theo ISO 10723 sẽ chứng minh hoặc bác bỏ sự phù hợp của máy phân tích đối với mục đích đáp ứng yêu cầu đo lường (ví dụ: tài chính, chuyển giao quyền giám hộ hoặc mua bán khí thải)

Độ lệch và độ không chắc chắn của máy phân tích

Việc đánh giá hiệu suất ISO 10723 sẽ kịp thời đặt ra một tiêu chuẩn cho sự sai lệch và sự không chắc chắn. Đánh giá thường xuyên sẽ xác định được sự suy giảm trước khi đạt được những sai lệch và không chắc chắn không thể chấp nhận được.

Chức năng phân tích tham số để giảm sai lệch (sai số)

Các tham số chức năng phân tích được tính toán trong quá trình xử lý dữ liệu theo đánh giá ISO10723. ISO6974:2012 đề cập đến các thiết bị này sử dụng các tham số chức năng phân tích hoạt động ở chế độ loại 1. Giả sử thiết bị có khả năng hoạt động ở chế độ loại 1, các thông số này có thể được lập trình trong thiết bị để giảm sai lệch phân tích. Các thiết bị loại 2, như được định nghĩa bởi ISO6974, hoạt động với hiệu chuẩn một điểm duy nhất và phải được đánh giá theo ISO10723 để thiết lập tính phi tuyến tính vốn có trong phản hồi của máy dò đối với từng thành phần.

Sơ đồ bên dưới hiển thị tập dữ liệu đánh giá hiệu suất điển hình chứa 30.000 thành phần khí mô phỏng. Các điểm đánh dấu màu đỏ biểu thị mức độ phân tán của kết quả giả sử thiết bị được vận hành ở chế độ loại 2 và có chức năng phản hồi tuyến tính cho tất cả các thành phần. Các điểm đánh dấu màu xanh hiển thị cùng một thiết bị được vận hành ở chế độ loại 1, cho thấy kết quả có độ chênh lệch ít hơn đáng kể và gần như không có lỗi.

Dữ liệu, Chất lượng, Nhân viên và Bảo trì

Đặt giới hạn cảnh báo

Điều quan trọng là không dựa vào tổng số báo động chưa được chuẩn hóa. Thay vào đó, hãy đặt giới hạn mức thấp (<50ppm) vì điều này sẽ đảm bảo dữ liệu không hợp lệ được đánh dấu.

Các biện pháp kiểm soát chất lượng

Biểu đồ kiểm soát Shewhart có thể theo dõi hiệu suất GC giữa các lần đánh giá và nêu bật các vấn đề trước khi xảy ra lỗi.

Nhân viên và thủ tục

Các thủ tục tại cơ sở được ghi chép chính thức sẽ đảm bảo các nhiệm vụ được thực hiện chính xác và đạt hiệu quả tốt nhất. Nhân viên được đào tạo đầy đủ có thể giải quyết nhiều vấn đề hơn và biết khi nào nên gọi cho nhà cung cấp.

---