天然氣流量計類型與計量精度影響分析

閆井超(中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 江蘇 南京 211106)

天然氣流量計類型與計量精度影響分析

閆井超(中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 江蘇 南京 211106)

本文在調研我國當前天然氣流量計儀器發展狀況前提下，從工作原理、設計理念和應用方向等方面，詳細介紹了不同天然氣流量計的異同點，同時分析了壓力、溫度以及操作人員技能等方面對計量準確性的影響，隨后，從具體的測量儀器角度，分別闡述了速度式流量計、容積式流量計以及差壓式流量計對測量精度影響因素。計量儀器性能、介質、溫度、測量工況以及部件安裝條件等都會對天然氣計量結果產生一定的影響，為了提高天然氣計量精度，必須掌握各個計量儀器工作原理以及運行參數，使儀器參數達到天然氣計量允許范圍內，才能降低天然氣計量偏差，提高計量精度。

計量計類型；計量精度；影響；分析

1 天然氣流量計類型

基于當前天然氣計量儀器的發展狀況，從測量原理角度分析，天然氣流量計可劃分為5類，分別為超聲波流量計、渦輪流量計、腰輪流量計、孔板流量計以及皮膜表[1-4]。各類流量計具體工作原理和特點等如表1所示。

表1 天然氣流量計設計優點和應用方向

2 計量精度影響因素分析

2.1 壓力、溫度

天然氣狀態對壓力與溫度的變化十分敏感，氣體體積在計量標準狀態下，根據介質材料溫度和壓力，結合實際天然氣運營情況，合理調準天然氣標準范圍，可以有效降低計量偏差。在北方，冬夏溫差大，天然氣流量計量誤差范圍3%～8%，倘若未制定介質壓力和溫度計量規范，燃氣公司會有一定程度損失[1-4]。

2.2 計量環境溫度

天然氣計量精度也受到環境溫度變化而變化，環境溫度變化時，測量精度有所降低。長時間處于溫度不穩定狀態會導致儀器出現問題，計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境溫度的變化感知很靈敏。計量環境溫度很低時，天然氣計量會較慢，計量誤差也會較大，一般為正常計量值的2.6～3.9倍，表明工作環境溫差變化對計量儀表計量精度影響較大[5]。

2.3 技能與培訓

儀器操作人員對計量規范的認識以及技能的提高，有利于降低人為計量偏差。針對從事流量計量工作的人員，要加強技能培訓和學習，提高計量隊伍整體綜合水平，首先，要了解計量儀表性能，檢測不同壓力和溫差下儀表流量，根據工作環境選擇型號、性能合適的計量儀器；其次，對操作人員進行安裝培訓，特別要了解計量器的工作原理，避免因人為操作不當導致計量儀器安裝不對，引起較大的計量偏差。針對上述問題，要加強對工作人員技能培訓，普及天然氣流量計量誤差知識，掌握計量裝置工作原理，才能有效保證燃氣公司天然氣輸送運行狀態安全。

3 不同類型流量計精度影響因素分析

3.1 速度式流量計計量精度分析

速度式流量計中使用最為廣泛的是超聲波流量計，速度式流量計還包括渦輪流量計、渦街流量計、旋進渦輪流量計。對速度式流量計計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，計量阻力越大，計量精度會降低，只有流體流速和流態均較平穩時，才能提高計量精度。

(2)對渦輪流量計安裝要求。測量儀器安裝偏斜也會造成計量誤差。

(3)機械部件。儀器部件尺寸也會對渦輪儀計量結果產生影響，流體含有雜質或者流量計長時間運行，會對成軸承壓產生磨損，計量準確性降低。

3.2 容積式流量計計量精度分析

容積式流量計最為典型的是腰輪流量計，計算流量公式如下：

式中：q為體積流量，m3/s；n為轉動次數，周/s；V為一定時間排出流量體積，m3/時間。

其中泄漏量對計量準確性影響較大。泄漏量與流量計組成部件間隙有關，部件之間的間隙越大，計量誤差越大，計算泄漏量引起的流量誤差公式如下:

式中：E為相對誤差；q為容室體積；α為齒輪比常數；ε為泄漏量；Q為流量。

在選用流量計的時候，應注意對儀器部件間隙參數檢查，確保各項參數在精度允許范圍內，才能滿足誤差測量要求。

3.3 差壓式流量計計量精度分析

差壓式流量計主要為孔板流量計，對該儀器測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。環境溫度和壓力的變化對天然氣密度、壓縮系數以及粘度都會產生影響，測量流體中含有雜質可能會導致部件轉角口、管彎處形成沖刷和腐蝕。

(2)儀器性能。流量計儀器孔板厚度、端面平整度、部件的軸度、取壓位置、引壓管位置的設定以及引管長度等，都會對流體積液產生影響，從而計量結果精度降低。

(3)工況條件。安裝管線合理性直接關系到流量計偏離中心，直管段測量的準確性。同時，環境溫度、濕度、電磁干擾等對測量儀器有影響。

4 結語

正確選擇流量計的種類，了解各種流量計的使用要求，對提高天然氣計量精度、降低計量偏差十分重要。操作人員應提高專業技能和知識水平，熟悉掌握儀器儀表技術特征，減少操作誤差，提高計量準確率，確保設備安全運行。

[1]黃黎明,陳賡良,張福元,等.天然氣能量計量理論與實踐[M].北京:石油工業出版社,2010.

[2]中國國家標準化管理委員會.GB/T 18603-2001天然氣計量系統技術要求[S].北京:中國標準出版社,2001.

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

[4]朱聰,蔣洪,陽朝暉,等.提高標準孔板流量計測量準確度的措施[J].油氣儲運,2005,24(2):45-47.

閆井超(1987-)，男，工程師，2008年畢業于中國石油大學(北京)油氣儲運專業，主要從事天然氣長輸管道站場管理工作。