温压补偿的组态错误
所有仪表都正常，只有公式里一个参数是错的 · 读数据表专栏 · 流量
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「又多了七个点。」
月底对账，燃料气计量 FQ-2301 的累计量比供气方的结算单多出 7.3 %。上个月也是 7.3 %，再上个月还是。
孔板刚检过，三台变送器的校验证书都在有效期内。计量员把 DCS 的补偿公式抄出来核了一遍，公式也没错。
最后是供气方的人问了一句：你们的标方是按多少度算的？
DCS 组态里写的是 20 ℃。对方合同上的是 0 ℃。
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01
「标况」不是一个确定的条件
同样一团气，说它是多少标方，得先说清楚是在什么温度、什么压力下的体积。这个参比条件，行业和国家之间并不统一。
国内天然气贸易计量用的是 GB/T 19205，参比条件 20 ℃、101.325 kPa。这份标准非等效采用 ISO 13443:1996，而 ISO 那边用的是 15 ℃。化工行业习惯说的 Nm³，很多时候指的是 0 ℃。
压力都是 101.325 kPa，只差温度。按理想气体换算，0 ℃ 和 20 ℃ 之间差 293.15/273.15，也就是 7.32 %。15 ℃ 和 20 ℃ 之间差 1.74 %。
这类错误有个特点，它是一个固定倍率。不随负荷变，不随季节变，趋势曲线上完全看不出来。只有拿到另一方的数对账，它才会冒出来。
FQ-2301 那 7.3 % 改掉之后，还剩下一截。
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02
在设计点上，错的公式也是对的
剩下的偏差不是常数。燃料气管网压力高的时候，两边对得上；压力一低，我方就偏少，最多差到五六个百分点。
差压式流量计的标况流量补偿，写成比值形式是这样的：实际压力比设计压力、设计温度比实际温度，两个比值乘起来开方，再乘上设计点的流量。这个写法本身没问题，前提是压力要用绝压、温度要用开尔文。
FQ-2301 的组态里，压力直接取了变送器的表压值。
图 1 三种组态错误在不同工况下带来的流量误差（设计点 0.3 MPa、40 ℃）
看左图那条红线。在设计点 0.3 MPa 上，不管用表压还是绝压，比值都等于 1，误差是零。偏离设计点才开始出错，压力降到 0.2 MPa 时偏少 5.8 %，降到 0.15 MPa 时偏少 10.7 %。
而投用验收，恰好就是在设计点附近做的。
你可能以为组态错误会在调试时暴露，其实不会。调试时工况稳定在设计值，补偿系数算出来是 1，公式里的参数用错了也看不出来。等装置进入长期运行、负荷开始上下变，误差才一点点露出来，而那时候操作员看到的只是流量在波动，谁也不会回头去翻组态。
右图是温度那一侧的同类错误，摄氏度直接代进公式当开尔文用。它的误差大得多，实际温度 20 ℃ 时偏多 36.8 %。这么大的偏差通常很快会被发现，所以现场遇到得少。
虚线是另一种常见情况：补偿做了两遍。多变量变送器或者流量计算机已经输出了补偿后的值，DCS 里又按压力温度补了一次。它同样在设计点上刚好对。偏离之后，误差就是补偿系数本身的偏离量，0.2 MPa 时偏少 13.4 %。
※ 这三种错误有一个共同的破绽：误差和工况偏离程度同步变化。把流量误差或者对账差值跟压力、温度放在同一张趋势图上，如果它们步调一致，基本可以锁定是补偿组态的问题，不用再去怀疑变送器。
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03
高压下，压缩因子不能当成 1
燃料气压力不高，理想气体换算够用。到了长输管线和井口计量，压力动辄几兆帕，气体已经明显偏离理想状态，得考虑压缩因子 Z。
图 2 压缩因子处理方式对标况流量的影响（按纯甲烷 20 ℃ 计算）
纯甲烷在 20 ℃、6 MPa 下，Z 大约是 0.89。组态里如果把 Z 当成 1，标况流量就少算 5.5 %，10 MPa 时少算 8.4 %。
更隐蔽的是虚线那种做法，Z 取了设计点的计算值，然后固定下来。它又回到了第二节的规律，在设计点上是对的，偏离时出错，2 MPa 时偏多 3.7 %。
天然气的 Z 应该按实际组分和工况实时计算，国际上用 AGA 8，国内对应 GB/T 17747。组分从色谱来，压力温度从现场来，流量计算机里一般都有这个功能。DCS 里自己写的补偿块，常常就是一个固定常数。
※ 天然气里乙烷、丙烷这些重组分越多，同样压力下 Z 越小，图上的偏差只会更大。
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04
怎么核
组态错误查起来不难，难在没人想到去查。仪表有检定周期，孔板有复核周期，补偿公式里的参数没有周期，调试完就再没人翻过。
补偿组态核对清单 标况参比温度：合同、结算系统、DCS、流量计算机四处是否一致 压力：公式要的是绝压；变送器输出的是表压还是绝压，组态里有没有加大气压 温度：代进公式的是不是开尔文 Z 是实时算的，还是一个常数 上游仪表输出的是工况值还是已补偿值，DCS 有没有再补一次 设计点参数：是不是还是十年前设计文件里的那组 |
最后一条值得多说一句。设计点的压力温度、介质密度，是按当年的工艺条件定的。装置扩了能，或者换了气源，这组参数通常不会有人跟着改。它们在组态里一待就是很多年。
核的方法也很简单。挑一个偏离设计点较远的工况，用手算一遍标况流量，跟 DCS 显示值对一下。设计点上对得上不说明任何问题，偏离工况下对得上才算数。
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补偿公式在设计文件里只占半页，出错的时候，所有仪表都是好的。
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▽ 参考资料（5 项）
· GB/T 19205-2008 天然气标准参比条件（非等效采用 ISO 13443:1996）
· ISO 13443 Natural gas · Standard reference conditions
· GB/T 21446 用标准孔板流量计测量天然气流量
· ISO 5167-2 用差压装置测量满管流体流量 第2部分：孔板
· AGA Report No. 8 / GB/T 17747 天然气压缩因子的计算