色譜分析儀在天然氣計量標準中的應用

楊 云

（浙江浙能天然氣運行有限公司，浙江 杭州 310051）

前言

在天然氣計量，尤其是大型天然氣貿易計量工作中，天然氣氣相色譜分析儀器是必不可少的基本計量工具，這種儀器重點采取在線取樣分析的途徑，進一步獲知天然氣的構成、密度、壓縮因子等指標數據，做好天然氣計量工作，對整個天然氣資源的應用問題都有著極為關鍵的意義。

1 天然氣計量和色譜分析儀簡述

天然氣計量是天然氣資源使用之前不可省略的步驟，必須在做好天然氣資源計量工作基礎上，才能更明確地計算出天然氣資源的損耗程度及相關收益，進而展開資源經濟性能分析。在天然氣行業內，計量天然氣一般依靠兩種方式，即體積計量法、能量計量法，而氣相色譜分析儀是操作過程中使用最為頻繁的設備。色譜分析儀是對物質進行定性、定量分析的重要儀器，該儀器是通過色譜分析法的應用，對所研究物質進行物理、化學特性進行研究。一般而言，色譜分析儀由采樣系統、檢測系統、記錄系統、數據處理系統、流動相控制系統以及溫度控制系統組成。根據被檢測物質本身形態上的差異，色譜分析儀又可以分成氣相色譜分析儀、液相色譜分析儀、凝膠色譜分析儀三類。在經濟快速發展的背景下，色譜分析儀在化學領域的運用極為廣泛，氣相色譜分析儀在天然氣的定性分析工作中發揮著尤為重要的作用。氣相色譜儀的原理主要是利用物質的沸點、極性及吸附性質的差異實現混合物的分離。待分析樣品在氣化室氣化后被惰性氣體帶入色譜柱內，柱內含有液體或固體固定相，樣品中各組分都傾向于在流動相和固定相之間形成分配或吸附平衡。隨著載氣的流動，樣品組分在運動中進行反復多次的分配或吸附/解吸，在載氣中分配濃度大的組分先流出色譜柱，而在固定相中分配濃度大的組分后流出。

2 色譜分析儀在天然氣計量中的應用現狀分析

因為國內的天然氣行業萌芽較晚，色譜分析儀器的性能不夠先進，對應的應用技術還處于不太成熟的狀態。結合操作實際看，在天然氣計量工作中，最終得到的數據結果會受各種要素的干擾，導致精確性不足。比如，在媒介的溫度壓力方面，天然氣作為特殊的氣體燃料，在使用時會直接受外界空氣中的溫度、壓力、密度等環境因素影響，進而出現體積等方面的變化；而在利用色譜分析儀器進行計量時，如果操作環境中的氣相條件無法達到基本的環境標準，就會導致天然氣資源的計量工作受到不良影響。再者，色譜分析儀器本身也對現場的環境條件有一定要求，它要求天然氣計量時環境的溫度誤差不能大于0.1℃，一旦溫度誤差過大，則可能引起測量結果上的巨大誤差；如現場環境溫度超出合理范圍，則可能引發色譜分析儀器熱脹冷縮現象，測量結果自然難以保證。客觀環境條件難以完全改變，工作人員只能采取科學的技術手段來盡量控制誤差，由此可見，色譜分析儀器的操作本身對技術人員的技術水平和綜合能力有著嚴格要求，技術人員需要熟練駕馭技術，并對天然氣測量的精度進行準確把握；而現實中，國內天然氣計量領域對專業技術人員的需求極大，現有人才處于相對匱乏的狀態。

3 完善色譜分析儀在天然氣計量中的應用手段分析

3.1 在天然氣計量過程中應該不斷優化天然氣計量儀器

在社會快速發展背景下，國內的天然氣行業也實現了一定的進步，科技水平在不斷提升，許多現代化的設備引入生產領域。為保證工作效率和質量，工作人員必須增強對科技的掌握程度，熟練運用各種先進儀器；同時運用相關技術，對天然氣計量儀器進行充分的運用和持續的優化創新，彌補計量儀器固有的缺陷。在對色譜分析儀進行使用時，必須進行合理的技術運用、設備優化，并保證色譜分析測量儀器在較短時間內迅速完成自身問題檢測，盡量降低誤差。

3.2 加強對技術人員操作水平培訓

員工的綜合素質如何，是影響工作質量的基礎要素之一，色譜分析儀器本身作為一種高精度的先進天然氣測量儀器，工作人員必須具有一定的技術水平才能對其進行充分運用；加上儀器在長期的使用過程中會導致儀器本身受到一定的損傷，導致精準度下降，技術操作人員需要掌握一定的故障檢測與機器維修技術。鑒于國內許多設備操作人員本身素質有限，天然氣企業需要對技術人員進行定期培訓，增強其能力。

3.3 借鑒國外先進經驗

國內天然氣行業起步晚、發展不夠成熟是不爭的事實，因此在整個技術測量和精度分析方面都存在巨大的提升空間。為加快國內天然氣計量方法的改善速度，相關單位應該保持開放的態度，在現代化社會中不斷加強國際交流，積極借鑒國外先進經驗，從而確保系統的完整性。

3.4 加強環境控制

從上文可知，外部環境控制是影響儀器能否正常工作的重要條件之一，為確保計量工作順利完成，工作人員需要對周圍環境中空氣溫度、壓力等加強控制，從而保證天然氣計量的統一化和規范化操作，避免環境對儀器設備造成干擾并引起誤差。

4 色譜分析儀的應用

在天然氣輸氣管道中，色譜分析儀通常與流量計、溫度儀表、壓力儀表、流量計算機等組成計量系統，實現對天然氣流量和熱量的實時計量；流量計算機與流量計、色譜分析儀、壓力溫度變送器分別通過RS485協議和HART協議實現通訊。流量計算機與上位機（SCADA系統）采用RS232協議實現通訊。在色譜分析儀的長期使用中，會因磨損等問題導致機器性能下降，因此國家明確提出必須對分析儀進行定期檢測的要求，規定檢定周期為1年，每年檢定人員都要到現場檢查色譜的分離度、重復性、靈敏度、檢測限、線性、基線漂移等指標，并用標氣進行檢定，以免出現設備故障。

結語

綜上所述，加強對色譜分析儀在天然氣計量標準中的應用問題的探討，具有現實意義。工作人員需要明確天然氣計量和色譜分析儀概念，同時了解色譜分析儀在天然氣計量中的應用現狀，通過在天然氣計量過程中應該不斷優化天然氣計量儀器、加強對技術人員操作水平培訓、借鑒國外先進經驗、加強環境控制等手段，完善色譜分析儀在天然氣計量中的應用。