閆井超(中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 江蘇 南京 211106)

天然氣流量計(jì)類型與計(jì)量精度影響分析

閆井超(中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 江蘇 南京 211106)

本文在調(diào)研我國(guó)當(dāng)前天然氣流量計(jì)儀器發(fā)展?fàn)顩r前提下，從工作原理、設(shè)計(jì)理念和應(yīng)用方向等方面，詳細(xì)介紹了不同天然氣流量計(jì)的異同點(diǎn)，同時(shí)分析了壓力、溫度以及操作人員技能等方面對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性的影響，隨后，從具體的測(cè)量?jī)x器角度，分別闡述了速度式流量計(jì)、容積式流量計(jì)以及差壓式流量計(jì)對(duì)測(cè)量精度影響因素。計(jì)量?jī)x器性能、介質(zhì)、溫度、測(cè)量工況以及部件安裝條件等都會(huì)對(duì)天然氣計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生一定的影響，為了提高天然氣計(jì)量精度，必須掌握各個(gè)計(jì)量?jī)x器工作原理以及運(yùn)行參數(shù)，使儀器參數(shù)達(dá)到天然氣計(jì)量允許范圍內(nèi)，才能降低天然氣計(jì)量偏差，提高計(jì)量精度。

計(jì)量計(jì)類型；計(jì)量精度；影響；分析

1 天然氣流量計(jì)類型

基于當(dāng)前天然氣計(jì)量?jī)x器的發(fā)展?fàn)顩r，從測(cè)量原理角度分析，天然氣流量計(jì)可劃分為5類，分別為超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)以及皮膜表[1-4]。各類流量計(jì)具體工作原理和特點(diǎn)等如表1所示。

表1 天然氣流量計(jì)設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)和應(yīng)用方向

2 計(jì)量精度影響因素分析

2.1 壓力、溫度

天然氣狀態(tài)對(duì)壓力與溫度的變化十分敏感，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(yíng)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?huì)有一定程度損失[1-4]。

2.2 計(jì)量環(huán)境溫度

天然氣計(jì)量精度也受到環(huán)境溫度變化而變化，環(huán)境溫度變化時(shí)，測(cè)量精度有所降低。長(zhǎng)時(shí)間處于溫度不穩(wěn)定狀態(tài)會(huì)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(duì)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(huì)較慢，計(jì)量誤差也會(huì)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(duì)計(jì)量?jī)x表計(jì)量精度影響較大[5]。

2.3 技能與培訓(xùn)

儀器操作人員對(duì)計(jì)量規(guī)范的認(rèn)識(shí)以及技能的提高，有利于降低人為計(jì)量偏差。針對(duì)從事流量計(jì)量工作的人員，要加強(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?jī)x表性能，檢測(cè)不同壓力和溫差下儀表流量，根據(jù)工作環(huán)境選擇型號(hào)、性能合適的計(jì)量?jī)x器；其次，對(duì)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?jī)x器安裝不對(duì)，引起較大的計(jì)量偏差。針對(duì)上述問題，要加強(qiáng)對(duì)工作人員技能培訓(xùn)，普及天然氣流量計(jì)量誤差知識(shí)，掌握計(jì)量裝置工作原理，才能有效保證燃?xì)夤咎烊粴廨斔瓦\(yùn)行狀態(tài)安全。

3 不同類型流量計(jì)精度影響因素分析

3.1 速度式流量計(jì)計(jì)量精度分析

速度式流量計(jì)中使用最為廣泛的是超聲波流量計(jì)，速度式流量計(jì)還包括渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、旋進(jìn)渦輪流量計(jì)。對(duì)速度式流量計(jì)計(jì)量精度影響較大的因素主要有：

(1)流體密度、粘度。密度和粘度越大，計(jì)量阻力越大，計(jì)量精度會(huì)降低，只有流體流速和流態(tài)均較平穩(wěn)時(shí)，才能提高計(jì)量精度。

(2)對(duì)渦輪流量計(jì)安裝要求。測(cè)量?jī)x器安裝偏斜也會(huì)造成計(jì)量誤差。

(3)機(jī)械部件。儀器部件尺寸也會(huì)對(duì)渦輪儀計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生影響，流體含有雜質(zhì)或者流量計(jì)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，會(huì)對(duì)成軸承壓產(chǎn)生磨損，計(jì)量準(zhǔn)確性降低。

3.2 容積式流量計(jì)計(jì)量精度分析

容積式流量計(jì)最為典型的是腰輪流量計(jì)，計(jì)算流量公式如下：

式中：q為體積流量，m3/s；n為轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)，周/s；V為一定時(shí)間排出流量體積，m3/時(shí)間。

其中泄漏量對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性影響較大。泄漏量與流量計(jì)組成部件間隙有關(guān)，部件之間的間隙越大，計(jì)量誤差越大，計(jì)算泄漏量引起的流量誤差公式如下:

式中：E為相對(duì)誤差；q為容室體積；α為齒輪比常數(shù)；ε為泄漏量；Q為流量。

在選用流量計(jì)的時(shí)候，應(yīng)注意對(duì)儀器部件間隙參數(shù)檢查，確保各項(xiàng)參數(shù)在精度允許范圍內(nèi)，才能滿足誤差測(cè)量要求。

3.3 差壓式流量計(jì)計(jì)量精度分析

差壓式流量計(jì)主要為孔板流量計(jì)，對(duì)該儀器測(cè)量精度影響較大的是天然氣的流體特性、儀器本身性能、以及安裝使用條件等，具體分析如下：

(1)壓力和溫度。環(huán)境溫度和壓力的變化對(duì)天然氣密度、壓縮系數(shù)以及粘度都會(huì)產(chǎn)生影響，測(cè)量流體中含有雜質(zhì)可能會(huì)導(dǎo)致部件轉(zhuǎn)角口、管彎處形成沖刷和腐蝕。

(2)儀器性能。流量計(jì)儀器孔板厚度、端面平整度、部件的軸度、取壓位置、引壓管位置的設(shè)定以及引管長(zhǎng)度等，都會(huì)對(duì)流體積液產(chǎn)生影響，從而計(jì)量結(jié)果精度降低。

(3)工況條件。安裝管線合理性直接關(guān)系到流量計(jì)偏離中心，直管段測(cè)量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾等對(duì)測(cè)量?jī)x器有影響。

4 結(jié)語(yǔ)

正確選擇流量計(jì)的種類，了解各種流量計(jì)的使用要求，對(duì)提高天然氣計(jì)量精度、降低計(jì)量偏差十分重要。操作人員應(yīng)提高專業(yè)技能和知識(shí)水平，熟悉掌握儀器儀表技術(shù)特征，減少操作誤差，提高計(jì)量準(zhǔn)確率，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

[1]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.

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

[3]張永紅.天然氣流量計(jì)量(第二版)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2001.

[4]朱聰,蔣洪,陽(yáng)朝暉,等.提高標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2005,24(2):45-47.

閆井超(1987-)，男，工程師，2008年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，主要從事天然氣長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)管理工作。