对天然气质量在线检测实验室建设的思考与建议

青青，裴全斌

国家管网集团西气东输公司 武汉计量研究中心（湖北 武汉430073）

随着天然气产业的快速发展，商品天然气、页岩气、LNG气化天然气、煤层气等进入输气管网，逐步形成了多方位、多类别的气源格局[1]。为满足用户对天然气质量的需求和质量管理体系要求，保障天然气质量指标准确检验,为天然气市场开发、生产、集输、销售服务,各单位安装大量的天然气在线检测设备，但在线检测设备的选型、使用、溯源等方面均存在亟待解决的问题。通过建立天然气在线检测实验室对在线检测设备进行量值传递，对输气管道的气源及下游供气口进行气质检测，开展天然气在线检测技术研究，达到控制天然气产品质量的目的，保障管网安全运行，为用户提供合格天然气产品。

1 天然气质量指标和检测方法

1.1 产品标准

目前国内主要的天然气相关产品为商品天然气、页岩气、液化天然气、煤层气、压缩天然气、煤制气等（表1）。

表1 天然气产品质量指标

1.2 天然气质量检测方法标准

天然气的检测主要包括组成、物性参数及总硫、硫化氢、水露点、烃露点等6项质量检测项目的10种检测方法（表2）。

表2 实验室实验方法标准一览表

2 目前检测方法存在的问题

目前的检测存在检测方法空白、性能评价影响差、质量控制措施弱、技术法规不完善、量值溯源与传递不到位等问题，具体表现如下。

2.1 在线检测方面存在的问题

1）检测标准。目前的天然气检测标准主要集中于实验室检测设备以及部分便携式检测设备领域，对于在线检测设备虽在部分检测标准里有所提及，但主要的验证实验均在实验室开展，现场使用的效果无法评价，专门针对在线检测设备的标准方法空白。

2）性能评价。目前，虽然已经有了《天然气分析系统性能评价》的国家标准，但评价方法为ISO转化，仅针对在线色谱仪开展了验证实验，给出了不确定度，对于分析结果的准确度等指标，并未量化。对其他在线设备，如在线水露点仪、在线硫化氢分析仪等，开展评价的可操作性不强。

3）质量控制。与实验室检测仪器及设备相比，在线设备均未建立切实可行的质量管理体系，使用方对在线设备的管理程序、数据准确度保证措施等方面差异较大。如在线气相色谱仪，更关注分析时间、分析稳定性等指标，这些都是实验室色谱没有的指标，如果按照实验室色谱质量控制方式执行，会导致准确度有很大差别。

2.2 在线检测设备量值溯源方面存在的问题

1）技术法规。除了在线气相色谱仪（TCD检测器）发布了计量检定规程可进行现场检定以外，其他在线检测设备如在线水露点仪、在线硫化氢分析仪、在线气相色谱仪（FPD检测器）、在线总硫分析仪等在线检测设备均没有发布计量检定规程或技术规范，无法有效开展溯源工作。

2）溯源方式。目前在线水露点仪、在线硫化氢分析仪、在线气相色谱仪（FPD检测器）、在线总硫分析仪进行的量值溯源主要方式为送至相关计量检定机构，在实验室参考类似的实验室检测设备进行检定校准，检定校准环境与安装环境有较大的差别，部分在线设备在实验室可得到准确检定校准结果，现场安装环境下却表现出较大误差[2]。比如，在线水露点分析仪，在实验室采用常压方式进行校准，得到修正数据，然后在现场高压条件下使用，修正数据还是常压修正值，导致测量误差无法掌握。因此，需要在现场使用条件下校准，获得现场高压条件下的修正值[3]。

3）量值传递。目前，国内仅有部分计量技术机构建立了在线气相色谱仪标准装置，对其他在线设备的检定校准均无符合现场应用实际的标准装置，在线检测设备的量传无法保证[4]。

因此，有必要建设天然气在线检测实验室，开展天然气在线检测设备量传、数据管理及技术研究工作，确保数据的准确可靠。

3 天然气在线检测实验室建设思路

3.1 实现3个转变解决3个问题

1）实现实验室环境到现场使用工况环境的转变，解决量传不到的问题。①在天然气输气站或专业计量站设置分析小屋，建设测试台位，建立计量标准，模拟在线检测设备现场工况环境，将在线检测设备的量传由实验室环境转至现场环境；②开展便携式计量标准的研究工作，变以往的送检模式为现场检定，进一步贴近现场使用工况环境。

2）实现计量器具检定校准合格到保证数据准确的转变，解决测量不准的问题。①开展在线检测设备质量控制方法研究，在保证计量器具合格的基础上，进一步探讨保证数据准确可靠的措施；②开展在线检测和离线检测结果、在线检测仪器间检测结果一致性验证，确保仪器准确可靠；③开展在线检测设备的计量性能评价工作。

3）实现被动服务到主动计量测试保障的转变，解决服务不到位的问题。①开展在线检测设备维护技术研究工作，对现场使用的在线检测设备进行维护技术指导；②组织开展技术人员的技术交流与技术培训。

3.2 达到3个目的

1）建立完整的天然气在线检测的量值溯源体系。将天然气在线检测设备量值传递从传统的国家计量基准所实现的单位量值通过各等级的计量标准传递到工作计量器具，建立在线分析仪器检定装置，将量传范围延伸到在线检测参数测量领域，以量值的准确应用为核心，提高量值科学应用的准确性和有效性，以保证应用领域测量结果的可信度。

2）实现天然气在线检测设备的全生命周期管理。将计量技术服务融入天然气储运设施工艺设计、在线检测产品选型、采购、安装、验收、使用的全过程所有环节。

3）开展天然气在线检测设备的全产业链服务。从天然气检测层次程度、检测关联程度、产业资源加工程度、检测满足需求程度等方面，全面梳理天然气在线检测发展的计量技术需求，确定适应天然气在线检测发展技术需求的计量技术服务的重点领域开展技术服务。

3.3 发展目标

1）建立在线检测设备测试平台。在线气相色谱仪标准装置建立以后，针对在线气相色谱仪特点开展了检定工作，掌握了仪器重复性、稳定性及准确度等指标，确保了数据分析准确可靠。因此，有必要在现有在线气相色谱仪标准装置的基础上，建立在线硫化氢、在线水露点及在线总硫计量标准装置，建设适应现场工况环境的分析小屋，形成完整的在线检测设备计量测试平台。

2）建设在线检测设备实验室。整合计量测试平台及现有的实验室计量技术力量，建设在线检测设备实验室。

3）形成天然气在线检测服务体系。加强与中国计量科学研究院在检定校准、测试、技术规范制修订、检测技术研究等方面的合作，形成完整的服务体系。

4 结束语

对现有的天然气质量检测指标进行了分析，指出了在技术法规、溯源方法及量值传递方面存在的问题，提出了建设天然气在线检测实验室的总体思路、解决问题的方法、达到的目的及建设发展目标，为实验室的建设提供了参考。