探討影響天然氣流量計(jì)量壓縮因子的因素

王軍偉

摘要：通過分析天然氣流量計(jì)量原理，利用文獻(xiàn)資料提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合理論研究結(jié)論，得出天然氣壓縮因子的影響因素有：工況壓力、溫度及氣體組份，定性并部分定量給出了這些因素對壓縮因子及計(jì)量值的影響，探討了天然氣流量計(jì)量的最佳解決方案。

關(guān)鍵詞：壓縮因子；工況壓力；工況溫度；氣體組份；計(jì)量誤差

（二）公司天然氣計(jì)量系統(tǒng)現(xiàn)狀

公司天然氣計(jì)量采用差壓式流量計(jì)，進(jìn)行了工況溫度、壓力測量，流量計(jì)算機(jī)進(jìn)行體積流量計(jì)算，沒有配備組份分析儀表。正常工作狀態(tài)是：瞬時(shí)流量范圍變化很小，工作絕對壓力2.0MPa左右，通過調(diào)節(jié)基本穩(wěn)定，工作溫度四季變化范圍為：（-10-30）℃，因溫度、壓力對壓縮因子的影響量無法得到準(zhǔn)確的計(jì)算數(shù)據(jù)，也未配備成分分析儀表，目前未對壓縮因子進(jìn)行修正， 體積修正系數(shù)在流量計(jì)算機(jī)中設(shè)置為1。

（三）體積修正系數(shù)的影響量及誤差分析

從理論分析結(jié)論我們知道，影響天然氣壓縮因子的主要因素是：溫度、壓力、氣體的成分變化。下面著重分析這幾方面對Z0/Z1的影響，同時(shí)給出Z0/Z1設(shè)置為1引起的測量結(jié)果誤差。

1.天然氣壓力變化的影響

因上文提到公司流量計(jì)工作壓力受控，變化很小，對Z0/Z1影響較小。

2.天然氣溫度變化的影響

我們首先假設(shè)天然氣成份保持不變，分析溫度變化的影響。因操作壓力能控制在2.0MPa左右，當(dāng)溫度在（-10-30）℃范圍內(nèi)變化時(shí)，查文獻(xiàn)資料2，下表1是某種組份天然氣用SGERG-88方法計(jì)算出的溫度與Z0/Z1之間的關(guān)系。

將Z0/Z1值代入公式（6）計(jì)算，溫度變化對測量結(jié)果的影響可計(jì)算如下表2。

從表1、表2可見，當(dāng)不考慮組份變化、壓力變化、差壓式流量計(jì)系統(tǒng)誤差的影響，溫度越低Z0/Z1越大，將Z0/Z1簡單設(shè)為1時(shí)，測量值與理論值相對誤差越大，在-10 ℃時(shí)達(dá)-2.78%，對于天然氣計(jì)量影響很大。

3.天然氣成份變化的影響

假設(shè)工況壓力、溫度不變，天然氣成份變化對壓縮因子也有著不可忽略的影響。查文獻(xiàn)資料3，在工況壓力為1.15MPa，溫度 為288K時(shí)，分析某天然氣公司幾種不同成份的天然氣，得到下表3數(shù)據(jù)。

同樣將Z0/Z1代入公式（6）計(jì)算，天然氣成份變化對測量結(jié)果的影響可計(jì)算如下表4。

從表3可見，當(dāng)不考慮溫度、壓力變化、差壓式流量計(jì)系統(tǒng)誤差的影響，甲烷含量越低，Z0/Z1越大，將Z0/Z1簡單設(shè)為1時(shí)，測量值與理論值相對誤差越大，在甲烷含量為74%時(shí)，達(dá)-1.98%，對測量值結(jié)果影響較大。

綜上，當(dāng)壓縮因子、體積修正系數(shù)未進(jìn)行修正，操作條件溫度、壓力、天然氣中氣體成份的變化，都使得測量值與實(shí)際值產(chǎn)生較大的誤差，當(dāng)這些影響因素出現(xiàn)疊加，再考慮到差壓式流量計(jì)理論上準(zhǔn)確度等級為2.0的系統(tǒng)誤差，該套流量計(jì)測量不確定度大，要給出定量的誤差計(jì)算還需要進(jìn)一步研究與探討。

三、結(jié)果討論

天然氣計(jì)量研究工作已能提供壓縮因子的計(jì)算軟件，進(jìn)一步減小流量計(jì)算誤差也變得可行了。可計(jì)算溫度、壓力、天然氣成份對壓縮因子的影響，將補(bǔ)償值輸入流量計(jì)算機(jī)，在現(xiàn)有流量計(jì)量系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實(shí)施改進(jìn)，降低誤差。