對天然氣流量計的初探與建議

摘 要:本文主要對天然氣流量計的策略原理及特征、天然氣流量計的幾點建議進行了論述。

關鍵詞:天然氣流量計經濟效益建議

中圖分類號:TE0文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(a)-0076-01

1 引言

縱觀世界能源近一個世紀的發展，在20世紀20年代是煤炭的高峰期，70～90年代石油接替煤炭，到21世紀早期天然氣將逐步代替石油，其原因是近20年來石油產量上升緩慢，而天然氣卻高速增長，1970～ 1996年世界天然氣年產量翻了一番還多[1]，而石油產量基本維持不變。據稱世界仍蘊藏極豐富的天然氣資源，它為天然氣工業的發展奠定了堅實的基礎。同時天然氣流量計量也具有了十分重要的地位。因此，筆者認為，應該對天然氣流量計進行充分地認識及把握，在此基礎上給出天然氣流量計使用建議。

2 流量計測量原理及特征

我們知道，天然氣流量計主要包括孔板流量計及氣體渦輪流量計。下面主要根據如上兩種流量計進行原理及特征的介紹。

2.1 孔板流量計

2.1.1 測量原理

孔板流量計主要由如下兩個方面組成:孔板節流裝置(主要產生壓力差，又稱一次裝置);壓力計、差壓計、溫度計以及相關參數儀器儀表加信號引線等組成(上面幾個部分總稱為二次檢測儀表)。

由上面的組成可知，孔板流量計屬于一種差壓式流量計。當天然氣氣流流經管道中的孔板時，氣流流速將會在孔板處形成局部收縮，這樣就會使得氣流流速增大，靜壓力由此而降低，在孔板前后產生極微小的靜壓力差(差壓)。流體的流過孔板的速度越快，那么孔板前后所產生的差壓也隨之增大。這樣，就可以通過測量差壓來間接測量天然氣流量的大小[2]。

2.1.2 特征

目前，孔板流量計為使用較多的天然氣流量計，它是這樣的一種天然氣流量計，即它可以通過測量孔板前后的差壓來計量天然氣氣體流量。據統計，石油天然氣行業采用孔板流量計作為貿易計量的約為95%以上，且多為國產表。根據孔板流量計自身的組成特點，其既存在著優點，又存在著缺點。

(1)優點:①孔板流量計適用于大口徑管道的計量;②結構簡單，易于安裝;③不存在可動部件，氣體的氣密性良好;④應用歷史較長，實驗數據最為全面，所規定的使用標準最為全面;⑤造價便宜。

(2)缺點:①測量范圍有限;②安裝條件成為影響流量計準確度的限制因素;③壓力損失較大(一般為40%左右);④不能直接的進行讀數，使用起來極為不便。

2.2 氣體渦輪流量計

2.2.1 測量原理[3]

當天然氣進入渦輪流量計時，首先需要經過特殊結構的前導流體并使天然氣流體加速。在這樣的條件下，因為氣體渦輪葉片跟流體流動的方向成一定的角度(0°＜α＜90°)，這就使得氣流對渦輪產生力矩的作用，從而帶動了渦輪的旋轉、運動。當各種動力矩達到平衡之后，渦輪的旋轉動能處于穩定的狀態。經過計算可知，渦輪轉動角速度(ω)與氣體流量成線性關系。

關于渦輪流量計的流量計算，可以用如下公式表示:

Qv=F/k。

上式中:Qv—— 工作狀態下氣體的流量(m3/h);

F—— 渦輪單位時間轉動的次數，即頻率(Hz);

k—— 渦輪機流量計儀表的脈沖數(1/m3)。

2.2.2 特點

同樣地，氣體渦輪機既存在優點，亦存在缺點。

(1)優點:①精確度較高，在1.0%左右;②重復性好，短期可以達到0.1%左右;③輸出信號為脈沖頻率信號，適合在總量計算以及與計算機相接，抗擾力強;④口徑范圍較寬，可達40∶1～10∶1;⑤結構緊湊輕巧，安裝及維護較為方便。

(2)缺點:①渦輪流量計的特性易受外界因素之影響，如介質物質性以及氣體流體流動性;②渦輪流量計的軸承易發生磨損導致特性偏移;③渦輪流量計需要經常性地進行在線校準。

3 對天然氣流量計的幾點建議

無論是孔板流量計，還是氣體渦輪流量計，均易受到溫度(包括介質溫度及環境溫度)、壓力的影響。因此，需要克服這幾個方面的影響，這樣才能夠使天然氣流量計得以實現最優化管理。具體而言，可以總結如下幾個方面:

(1)對于現存的的無壓力、無溫度補償的天然氣流量計，應該對其入口的介質壓力及溫度，盡可能實現入口介質壓力及介質溫度實現標準化;

(2)當天然氣管道內的氣體流量較大時，應該加壓力以及溫度修正之功能;

(3)對于較為特殊的流量計(如氣流流量較大的流量計)而言，其安裝使用環境應該達到一定的標準，尤其是需要注意控制外部環境溫度，盡量避免在過高或者過低的溫度條件下使用[4];

(4)應該盡量避免在流量計安裝及使用過程中而產生的誤差，如流量計節流裝置本身存在的誤差、流量計閥產生的誤差、直管段產生的誤差、儀表現場工作時而產生的誤差、工藝狀況引起的誤差以及天然氣氣質產生的誤差等方面。

(5)相關流量計國家標準和檢定規程中應增加對智能流量計溫度、壓力測量性能評價規范[5]。

4 結語

綜上所述可知，當前時期下天然氣流量計既存在著優點，也存在著一些缺點。隨著我國科學技術地不斷發展、天然氣生產規模地不斷加大以及各種補償措施的不斷完善，對于天然氣計量的準確度的要求日益加大，天然氣計量涉及的領域不能僅僅局限于氣流流量之領域，而是一門綜合性的知識，如涉及溫度、壓力、電學甚至是光學等多個計量領域。因此，需要加強天然氣流量計的優化管理，以更好地為天然氣生產服務。

天然氣作為一種優質能源和化工原料其計量越來越被人們關注，尤其國際間對貿易天然氣的計量十分重視。計量管理從事后計量糾紛解釋向事前過程管理發展。隨著市場經濟的發展，人們越來越重視天然氣計量，特別是貿易計量。因此，人們對天然氣計量在管理觀念上正發生根本性轉變，不僅對現場計量器具的使用及相應人員進行管理，并從事后計量糾紛解釋向加強事前儀表采購選型、安裝使用、過程控制、質量監督、數據管理、實流檢定的管理轉變和發展。我國天然氣計量將向以下兩個方面發展:(1)計量方式向自動化、智能化、遠程化計量方式發展。天然氣計量已逐步向在線實時、智能靠近，同時依靠網絡技術實現遠程化通訊、控制和管理，如scADA系統的應用和智能渦輪流量計智能系統(2)檢定方式、量值溯源從靜態單參數向動態多參數溯源發展。過去流量計檢定方式通常采用檢定靜態單參數方法，如標準孑L板依靠幾何檢定法檢定孔板的8個幾何靜態單參數來保證流量計的準確。隨著國內國外實流檢定技術的成熟，天然氣流量量值溯源正逐步向實流檢定方向發展 。

參考文獻

[1]陳墨.對天然氣流量計的初探與建議[J].新疆石油天然氣，2008，4(8):157.

[2]趙寧，張紅剛，劉辰魁，等.天然氣流量計量中一些問題的探討[J].河北化工，2010，33(3):39-40.

[3]晁宏洲，祁順仁，陳廣明.天然氣流量計概述[J].計量裝置及應用[J].2005(6):24-26.

[4]孫為清，王建中.流量測量節流裝置設計手冊[M]．北京:化學工業出版社，2000．

[5]朱亞紅.漫談天然氣流量計量技術[J].石油知識，2009(1):38-39.