天然氣流量計(jì)量裝置精度影響分析與研究

任基文杜云黃煥全方海(．中國石化西南油氣分公司， 廣西 田東 53599；．中國石化西南油氣分公司廣西采油廠人才工作室， 廣西 田東 53599)

天然氣流量計(jì)量裝置精度影響分析與研究

任基文1杜云2黃煥全2方海2(1．中國石化西南油氣分公司， 廣西 田東 531599；2．中國石化西南油氣分公司廣西采油廠人才工作室， 廣西 田東 531599)

針對目前天然氣計(jì)量方面普遍存在的問題，展開對計(jì)量精度影響因素方面研究。根據(jù)我國天然氣計(jì)量發(fā)展軌跡，對精度影響較大的因素主要有：介質(zhì)壓力、溫度、外界環(huán)境溫差以及計(jì)量技術(shù)，同時(shí)提出了不同天然氣計(jì)量方法，對其進(jìn)行工作原理分析。天然氣自動化、遠(yuǎn)程化是天然氣計(jì)量今后發(fā)展的方向，應(yīng)投入更多的資源，大力發(fā)展天然氣能量計(jì)量技術(shù)，合理制定技術(shù)人員操作規(guī)范，提高管理人員天然氣能量計(jì)量方面技能，才能保證天然氣保質(zhì)保量運(yùn)行，從根本上解決計(jì)量問題，從而推動我國天然氣工業(yè)健康、平穩(wěn)、高速向前發(fā)展。

天然氣；計(jì)量裝置；精度；研究

我國對天然氣需求很大，作為一種不可再生資源，供應(yīng)雙方應(yīng)該秉承公平、合理交易原則，不可缺斤少兩，從而對現(xiàn)有的天然氣流量計(jì)算裝置提出了更高的要求，務(wù)必要提高計(jì)量精確度，天然氣精確計(jì)量方面研究早已在輸氣公司開展起來[1-3]，天然氣在計(jì)量技術(shù)不完善，往往會導(dǎo)致計(jì)量系統(tǒng)出故障，維修費(fèi)用極高，在盲目追求利益的驅(qū)動下，損害了廣大用戶切身利益的同時(shí)，造成了更大的企業(yè)負(fù)面影響，因此，對天然氣計(jì)量儀器技術(shù)的要求更高，融合計(jì)算機(jī)自動化技術(shù)可以促使計(jì)量精度有所提高，以天然氣能力計(jì)量的方式進(jìn)行交易，可以保證交易雙方公平合理性，將計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)量方式完美融合，才能確保天然氣計(jì)量合理、公平[4]。

1 天然氣流量計(jì)量精度影響因素

1.1 介質(zhì)壓力、溫度

壓力與溫度的變化，容易引起天然氣狀態(tài)變化，氣體體積在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，根據(jù)介質(zhì)材料溫度和壓力，結(jié)合實(shí)際天然氣運(yùn)營情況，合理調(diào)準(zhǔn)天然氣標(biāo)準(zhǔn)范圍，可以有效降低計(jì)量偏差。在北方，冬夏溫差大，天然氣流量計(jì)量誤差范圍3%～8%，倘若未制定介質(zhì)壓力和溫度計(jì)量規(guī)范，燃?xì)夤緯幸欢ǔ潭葥p失，對供氣方不公平[1-4]。

1.2 環(huán)境溫度

計(jì)量環(huán)境溫度變化，精度會降低，長時(shí)間處于溫度不穩(wěn)定狀態(tài)會導(dǎo)致儀器出現(xiàn)問題，計(jì)量裝置中有一種儀器為流量傳感器，是一種熱膨脹性材料制成的，流量傳感器對工作環(huán)境溫度的變化感知很靈敏。計(jì)量環(huán)境溫度很低時(shí)，天然氣計(jì)量會較慢，計(jì)量誤差也會較大，一般為正常計(jì)量值的2．6～3．9倍，表明工作環(huán)境溫差變化對計(jì)量儀表計(jì)量精度影響較大。

1.3 操作技能

對計(jì)量工作的規(guī)范化、系統(tǒng)化管理可以提高工作人員操作水平，避免人為導(dǎo)致計(jì)量偏差。要對從事流量計(jì)量工作的人員加強(qiáng)技能培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，提高計(jì)量隊(duì)伍整體綜合水平，首先，要了解計(jì)量儀表性能，檢測不同壓力和溫差下儀表流量，根據(jù)工作環(huán)境選擇型號、性能合適的計(jì)量儀器；其次，對操作人員進(jìn)行安裝培訓(xùn)，特別要了解計(jì)量器的工作原理，避免因人為操作不當(dāng)導(dǎo)致計(jì)量儀器安裝不對，引起較大的計(jì)量偏差。針對上述問題，要加強(qiáng)對工作人員技能培訓(xùn)，普及天然氣流量計(jì)量誤差知識，掌握計(jì)量裝置工作原理，才能有效避免燃?xì)夤咎烊粴廨斔瓦\(yùn)行狀態(tài)安全。

2 天然氣流量計(jì)量方式

天然氣流量計(jì)量方式很多，從計(jì)量需求和測量原理來分析，測量原理大致分為5類。分別是容積式、速度式、差壓式、面積式、質(zhì)量式等方式，分別具有不同的計(jì)量原理，計(jì)量器的組成結(jié)構(gòu)也有所不同，根據(jù)不同的工作需求以及對測量介質(zhì)的要求，選取合適的計(jì)量方式。以容積式、速度式、差壓式為例來分別闡述。

2.1 容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)由兩個(gè)空間體組成，一個(gè)大空間和旋轉(zhuǎn)體割成的若干個(gè)小空間。旋轉(zhuǎn)體在壓差下進(jìn)行轉(zhuǎn)動，天然氣通過小空間被排出，在運(yùn)行工作中，記錄旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動次數(shù)，在一定時(shí)間內(nèi)，根據(jù)轉(zhuǎn)動次數(shù)和小空間的體積流量，求出流量體積量。計(jì)算公式如下：

q=n·V

式中：q為體積流量，m3/s；n為轉(zhuǎn)動次數(shù)，周/s；V為定時(shí)間

排出流量體積，m3/時(shí)間。

2.2 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)是在伯努利方程和流體連續(xù)性方程基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而來，工作原理為節(jié)流原理，在節(jié)流管件前后產(chǎn)生壓差，流量的平方與壓差成正比關(guān)系。差壓式流量計(jì)計(jì)算公式如下：2.3 速度式流量計(jì)

速度式流量計(jì)主要有：渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、旋進(jìn)渦輪流量計(jì)、時(shí)差式超聲波流量計(jì)。結(jié)合介質(zhì)流動速度，得出流量大小。由于實(shí)際運(yùn)行工作中，壓力和溫度隨著實(shí)際計(jì)量環(huán)境會有所變化，可以通過配置壓力計(jì)、溫度計(jì)、流量儀器，補(bǔ)償工作環(huán)境中溫度和壓力變化，減小計(jì)量偏差，提高氣體流量計(jì)量精確度，倘若在氣體流量計(jì)上再配置一臺在線色譜儀，可以通過對混合氣體組分分析，來獲取發(fā)熱量、氣體密度、氣體壓縮因子等參數(shù)信息，彌補(bǔ)計(jì)量過程中計(jì)量偏差。

天然氣能量計(jì)量器一般會配置發(fā)熱量測定儀器。能量計(jì)算器是集合不同配套前沿技術(shù)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范于一體，從目前我國天然氣貿(mào)易計(jì)量體系和標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上改進(jìn)過來，目的是降低天然氣計(jì)量系統(tǒng)缺陷，改進(jìn)檢測方法和標(biāo)準(zhǔn)，確實(shí)在實(shí)際交易中保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。

圖1 天然氣能量計(jì)量流程

3 結(jié)語

最近我國加大了對天然氣計(jì)量技術(shù)的研究投入，目前已經(jīng)形成一套比較成熟的成果，隨著天然氣工業(yè)的發(fā)展，對天然氣計(jì)量精度和方式提出了更高的要求，影響計(jì)量精度因素主要有：介質(zhì)壓力、溫度、外界環(huán)境溫差以及計(jì)量技術(shù)，同時(shí)提出了不同天然氣計(jì)量方法，對其進(jìn)行工作原理分析。在天然氣計(jì)量方面要加強(qiáng)對國外先進(jìn)的天然氣計(jì)量技術(shù)的吸收和消化，充分發(fā)揮我國自主設(shè)計(jì)能力，研制出適合我國實(shí)際情況的計(jì)量儀器，完善相關(guān)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，對不同環(huán)境影響較大的地方，多開展試點(diǎn)運(yùn)行工作，因地制宜地制定相應(yīng)天然氣計(jì)量管理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

[1]陳賡良.天然氣能量計(jì)量的有關(guān)法制問題[J].天然氣工業(yè), 2003;23(1):16-18.

[2]ISO/CD15112 .Natural gas-Energy determination,2000.

[3]黃黎明,陳賡良,張福元，等.天然氣能量計(jì)量理論與實(shí)踐[M].北京:石油工業(yè)出版社,2010.

[4]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 18603-2001天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2001.

任基文(1977-)，男，貴州盤人，高級技師，中國石化西南油氣分公司廣西采油廠人才工作室主任，1997年畢業(yè)于貴州省貴陽市滇黔桂石油技校。