天然氣流量計類型與計量精度影響分析

摘要：可持續(xù)發(fā)展理念不斷深化，低效高污染的煤炭逐漸被天然氣所取代，其本身具有燃燒效率高、清潔環(huán)保等優(yōu)點，在工業(yè)生產(chǎn)、化工產(chǎn)業(yè)等方面作為優(yōu)質(zhì)原料和高效燃料，有著廣泛應(yīng)用。在天然氣生產(chǎn)、運輸和銷售過程中，流量計量是非常重要的工作，如果存在計量誤差，會影響燃?xì)夤竞陀脩舻那猩砝妗?/p>

關(guān)鍵詞：計量計類型；計量精度；影響

一、天然氣流量計類型

基于當(dāng)前天然氣計量儀器的發(fā)展?fàn)顩r，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。

二、計量精度影響因素分析

（1）計量儀表。在當(dāng)前的天然氣流量計量中，采用的是孔板流量計，其對于孔板的加工有著非常嚴(yán)格的技術(shù)要求，必須嚴(yán)格依照相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，不然就可能會帶來計量誤差問題。一是孔板彎曲，其本身需要考慮孔板的安裝和維修問題，在這種情況下，孔板會出現(xiàn)一定的彎曲變形，進(jìn)而導(dǎo)致比較巨大的計量誤差，最大可以達(dá)到3.5%；二是孔板安裝，應(yīng)該在保證正常安裝的基礎(chǔ)上，注重細(xì)節(jié)部分，否則就可能出現(xiàn)較大的計量誤差。例如，導(dǎo)壓管走向不合理，使得無法對差壓進(jìn)行有效傳導(dǎo)；密封墊片的加工不合理，墊片伸出環(huán)室，對于天然氣傳輸?shù)姆€(wěn)定性造成干擾；三是節(jié)流裝置問題，主要指節(jié)流裝置內(nèi)的突出物，包括墊片、焊縫等，其同樣會導(dǎo)致一定的計量誤差，誤差的大小由突出物的位置、長度等決定。相關(guān)研究表明，如果突出物位于孔板上游管徑2倍位置，誤差最大，當(dāng)突出物存在于孔板下游位置時，計量誤差較小。

（2）使用條件。一般情況下，設(shè)備和儀器在使用過程中會受到外界因素的影響，因此，當(dāng)使用條件發(fā)生變化時，天然氣計量就可能會出現(xiàn)誤差。例如，在天然氣運輸過程中，如果氣體出現(xiàn)突然的壓力或者流速變化，則可能會產(chǎn)生相應(yīng)的差壓波動，進(jìn)而引發(fā)脈動流，如果在節(jié)流裝置中，出現(xiàn)了比較明顯的脈動流現(xiàn)象，則可能會引發(fā)較大的計量誤差。相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，脈動流引發(fā)的誤差問題最大可以達(dá)到 20%～30% ；又如，季節(jié)的變化會導(dǎo)致天然氣用量的變化，進(jìn)而導(dǎo)致超量程的問題。以蒸汽計量為例，對其在不同季節(jié)的流量變化進(jìn)行對比，可以明顯看出，冬季流量大而夏季流量小，在這種情況下，可能會存在天然氣實際流量超出儀表本身量程的情況，從而引發(fā)計量誤差。從城市燃?xì)夤?yīng)的角度分析，如果計量裝置沒有設(shè)置相應(yīng)的調(diào)峰措施，當(dāng)出現(xiàn)天然氣流量的頻繁波動變化時，同樣會引發(fā)計量誤差。

（3）天然氣質(zhì)量。一是天然氣純度問題，天然氣一般作為石油的伴生氣而存在，當(dāng)其從地下被開采出來后，往往會經(jīng)過過濾、除塵以及分離等一系列的操作，但是這樣仍然無法保證徹底清除其中的雜質(zhì)，在傳輸過程中，雜質(zhì)的存在可能會引發(fā)天然氣管道的腐蝕問題。如果雜質(zhì)積聚在孔口或者孔板上，可能會導(dǎo)致天然氣流速的突然變化，又或者孔板截面的收縮，而孔板流量計對于這些變化是非常敏感的，如果不能及時對其進(jìn)行清理，就可能引發(fā)計量誤差。二是天然氣含水量問題，含水量會直接影響天然氣計量的精度，如果在天然氣傳輸中，存在有少量的液體，可能會導(dǎo)致流量計量偏高，通常認(rèn)為，測量中的濕氣流量會隨著孔徑比的增大而減小，當(dāng)孔徑比的數(shù)值為 0.7 時，計量得到的流量偏差為 -1.7%，如果天然氣中夾帶有少量液體，則孔徑比為 0.5 時，孔板本身的性能穩(wěn)定，但是想要得到準(zhǔn)確的計量結(jié)果，還需要從孔板的上游將夾帶的液體脫出。如果使用舊的孔板流量計對濕氣進(jìn)行測量，則計量值的誤差在 3%左右。

三、不同類型流量計精度影響因素分析

（1）速度式流量計計量精度分析。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(tài)均較平穩(wěn)時，才能提高計量精度。機(jī)械部件。儀器部件尺寸也會對渦輪儀計量結(jié)果產(chǎn)生影響，流體含有雜質(zhì)或者流量計長時間運行，會對成軸承壓產(chǎn)生磨損，計量準(zhǔn)確性降低。

（2）差壓式流量計計量精度分析。壓力和溫度。環(huán)境溫度和壓力的變化對天然氣密度、壓縮系數(shù)以及粘度都會產(chǎn)生影響，測量流體中含有雜質(zhì)可能會導(dǎo)致部件轉(zhuǎn)角口、管彎處形成沖刷和腐蝕。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(shè)定以及引管長度等，都會對流體積液產(chǎn)生影響，從而計量結(jié)果精度降低。工況條件。安裝管線合理性直接關(guān)系到流量計偏離中心，直管段測量的準(zhǔn)確性。同時，環(huán)境溫度、濕度、電磁干擾等對測量儀器有影響。

四、天然氣計量誤差的改進(jìn)對策

（1）規(guī)范孔板加工。應(yīng)該嚴(yán)格依照國家標(biāo)準(zhǔn)，對孔板進(jìn)行加工和安裝，確保孔板前阻力件的形式配接長度合理，一般必須達(dá)到30D。如果在進(jìn)行孔板安裝的過程中，發(fā)現(xiàn)場地條件不允許，則可以將整流器設(shè)置在孔板前的直線管段上，保持管道線與孔板入口斷面垂直，將控制器的偏度控制在1°以內(nèi)，同時嚴(yán)禁孔板的反向安裝。

（2）消除脈動流。想要對天然氣計量中的脈動流進(jìn)行消除，減少其產(chǎn)生的影響，必須采取控水采氣措施，在不會產(chǎn)生地層水的條件下，開展氣井生產(chǎn)，消除脈動的源頭。同時，應(yīng)該將管線中的游離態(tài)液體消除，及時對管道內(nèi)部堆積的雜質(zhì)和液體進(jìn)行清除，在這個過程中，為了提高效率，可以引入自動清管系統(tǒng)，或者設(shè)置相應(yīng)的分液器，切實消除管線積液導(dǎo)致的脈動問題。利用高效分離器，可以強(qiáng)化氣水分離效果，當(dāng)徹底清除天然氣中的水分后，才能夠保證計量結(jié)果的準(zhǔn)確性。同樣，為了有效抑制天然氣脈動源引發(fā)的差壓波動現(xiàn)象，可以在天然氣傳輸管網(wǎng)中，設(shè)置專門的脈動消減器，也可以選擇恰當(dāng)位置，設(shè)置緩沖罐。

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動下，天然氣在社會生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，天然氣流量計量的準(zhǔn)確性和可靠性也因此受到了越來越多的關(guān)注。在天然氣計量中，受多方面因素的影響，容易出現(xiàn)計量誤差，需要燃?xì)夤竞图夹g(shù)人員的重視，對引發(fā)誤差的原因進(jìn)行分析，采取切實有效的應(yīng)對和改進(jìn)措施，進(jìn)一步提升計量結(jié)果的準(zhǔn)確性，做好流量計的檢定和維護(hù)，保證天然氣計量工作的良好效果。

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（作者單位：唐山市計量測試所）