天然氣流量計(jì)量儀表現(xiàn)狀及發(fā)展探討

瞿佳

（大慶油田設(shè)計(jì)院有限公司，黑龍江 大慶 163712）

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)水平及生活水平得到大幅提升，對環(huán)境的保護(hù)意識(shí)及保護(hù)力度不斷加大，天然氣作為新能源，在能源結(jié)構(gòu)中的比例持續(xù)提高，天然氣的需求量也不斷上升。在天然氣資源的開發(fā)、輸送、貿(mào)易過程中，計(jì)量是重要的環(huán)節(jié)，天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性對企業(yè)效益影響重大，天然氣流量計(jì)量越來越受到企業(yè)重視。現(xiàn)階段，對天然氣計(jì)量有新的要求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）計(jì)量的準(zhǔn)確性。天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到貿(mào)易環(huán)節(jié)，是關(guān)系到企業(yè)與用戶利益，保證公平公正的基礎(chǔ)。同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)量也對于企業(yè)優(yōu)化庫存量、合理配置天然氣資源具有重要意義；（2）計(jì)量的及時(shí)性。計(jì)量的及時(shí)性主要表現(xiàn)在通過各種實(shí)時(shí)計(jì)量終端，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性計(jì)量，根據(jù)市場對天然氣資源需求，優(yōu)化企業(yè)庫存與市場需求的平衡，優(yōu)化企業(yè)輸送網(wǎng)絡(luò)，確保企業(yè)效益最大化；（3）計(jì)量的經(jīng)濟(jì)性。計(jì)量的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在通過合理配置計(jì)量系統(tǒng)，采用先進(jìn)計(jì)量技術(shù)，達(dá)到降低企業(yè)計(jì)量成本、提升企業(yè)天然氣計(jì)量效率的目的。隨著傳感器技術(shù)、電子信息技術(shù)的發(fā)展，天然氣計(jì)量技術(shù)也在不斷發(fā)展，充分應(yīng)用新型計(jì)量技術(shù)，滿足企業(yè)計(jì)量需求，在提升企業(yè)計(jì)量技術(shù)水平的同時(shí)，降低計(jì)量成本，對于實(shí)現(xiàn)天然氣企業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 天然氣流量計(jì)類型及技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 差壓式流量計(jì)

差壓式流量計(jì)組成部分主要有孔板、噴嘴等節(jié)流裝置、差壓計(jì)等，差壓式流量計(jì)通過節(jié)流裝置產(chǎn)生壓差信號(hào)，然后轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，記錄點(diǎn)信號(hào)，然后通過顯示裝置顯示。差壓式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，使用穩(wěn)定，設(shè)備壽命長，施工成本低，因此，差壓式流量計(jì)使用較為普遍。

1.2 電磁流量計(jì)

電磁流量計(jì)通過測定導(dǎo)電流體流量達(dá)到計(jì)量效果，主要組成部件是測量管，其內(nèi)壁光滑阻力小，不損失壓力，測量精度高，因此，電磁流量計(jì)得到了廣泛的應(yīng)用。電磁流量計(jì)的激磁方式主要使用商用頻率，其頻率和商用電源的頻率一樣，前期由于受到其他商用電源的影響，測量精度不夠，測量穩(wěn)定性差，后期采用低頻激磁或方波激磁，提高了檢查的精度和穩(wěn)定性，消除了噪音的干擾，檢查精度大大提高。目前，隨著技術(shù)的不斷更新，研制了無極電磁流量計(jì)，無極電磁流量計(jì)穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，檢查精度高，儀表可靠性高。

1.3 超聲波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)不同于其他流量計(jì)，它不與被測流體接觸，超聲波流量計(jì)安裝在天然氣管道的外部，安裝方式很方便簡單。超聲波流量計(jì)有2種測試方式，即時(shí)間差法和多普勒效應(yīng)法，通常一臺(tái)流量計(jì)只使用一種測量方法，也有同時(shí)具備兩種測試方法的流量計(jì)。這大大提高了超聲波流量計(jì)的檢查精度，縮短了檢測周期。隨著技術(shù)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)朝著便攜式、穩(wěn)定性、應(yīng)用廣等方面發(fā)展。

1.4 容積式流量計(jì)

容量式流量計(jì)通過對流量進(jìn)行連續(xù)測量，實(shí)現(xiàn)計(jì)量效果。根據(jù)計(jì)量容器的不同，容積式流量計(jì)有轉(zhuǎn)筒型、橢圓齒輪型、刮板型、活塞往復(fù)型流量計(jì)等，此外，還有雙轉(zhuǎn)子容量式流量計(jì)、扭轉(zhuǎn)電螺旋型流量計(jì)等，此外，還有腰輪流量計(jì)，這種流量計(jì)轉(zhuǎn)子型線較好，計(jì)量效果好，得到了廣泛應(yīng)用。

1.5 渦輪流量計(jì)

渦輪流量里的葉輪旋轉(zhuǎn)，通過天然氣流速與葉輪角速度成正比，測量渦輪流量計(jì)葉輪的轉(zhuǎn)速，就能實(shí)現(xiàn)對流量的計(jì)量。同時(shí)，在流量計(jì)內(nèi)安裝有變送器，變送器能夠?qū)⒘髁啃畔⒁悦}沖信號(hào)輸出，將這些脈沖信號(hào)輸出給儀表顯示出來。同時(shí)，這些脈沖信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)，方便進(jìn)行自動(dòng)化控制。渦輪流量計(jì)的誤差較小，通常小于1%，適用于氣體和液體計(jì)量，不受腐蝕性介質(zhì)影響，適用的溫度、壓力范圍較廣。但固體物質(zhì)計(jì)量、流體溫度、黏度等都會(huì)影響計(jì)量儀器的穩(wěn)定性。

1.6 渦街流量計(jì)

渦街流量計(jì)發(fā)展較早，主要是借助流體的振蕩原理，實(shí)現(xiàn)對流量的檢測，渦街流量計(jì)具有檢測精度高、方便數(shù)字化測量及自動(dòng)化管理、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便、設(shè)備穩(wěn)定性強(qiáng)、工業(yè)化應(yīng)用效果好、應(yīng)用范圍普遍等優(yōu)點(diǎn)，此外，這種流量計(jì)測量范圍較廣，沒有零點(diǎn)漂移，結(jié)構(gòu)簡單，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件，工作穩(wěn)定等。正是由于這些優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用。

1.7 面積式流量計(jì)

面積式流量計(jì)通過一個(gè)錐形的流道，在流道中間放置一個(gè)浮子，當(dāng)流體流動(dòng)時(shí)，浮子的受力與其重量平衡，浮子達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)，浮子的高度反應(yīng)流體流量大小，浮子穩(wěn)定的時(shí)候，其上下兩部分壓力差相等，浮子流量計(jì)類似壓差式流量計(jì)。這種流量計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單、檢測精度高、檢查范圍廣、使用維護(hù)方便、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，在小流量流體檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。

2 天然氣流量計(jì)發(fā)展探討

隨著我國石油天然氣企業(yè)的快速發(fā)展，對天然氣計(jì)量提出了新的要求，為不斷滿足企業(yè)發(fā)展需求，天然氣計(jì)量發(fā)展需求表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 天然氣流量計(jì)量向著智能化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化的方向發(fā)展

隨著人工智能技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、信息傳輸技術(shù)的發(fā)展，這些技術(shù)應(yīng)用于天然流量計(jì)量，推動(dòng)了向智能化、自動(dòng)化、遠(yuǎn)程化方向發(fā)展，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對天然氣流量的遠(yuǎn)程監(jiān)控及管理。此外，在天然氣監(jiān)測中，流量計(jì)量只是一項(xiàng)重要參數(shù)，還需要監(jiān)測溫度、壓力、密度、組分等參數(shù)，這些參數(shù)使用不同的傳感器，通過將這些參數(shù)集成到一個(gè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)化管理。

2.2 實(shí)現(xiàn)由天然氣流量計(jì)量向天然氣能量計(jì)量的轉(zhuǎn)變

天然氣流量計(jì)量是比較直接的計(jì)量方式，但隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，能源需求量不斷增加，能源結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)天然能量的計(jì)量，能夠優(yōu)化能源配置，實(shí)現(xiàn)真正的市場經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變，要實(shí)現(xiàn)天然氣能量的計(jì)量，還需加強(qiáng)能量計(jì)量基礎(chǔ)研究及相關(guān)配套計(jì)量設(shè)備發(fā)展，完善天然氣計(jì)量體系。

2.3 計(jì)量方式、量值溯源由靜態(tài)單參數(shù)向動(dòng)態(tài)多參數(shù)發(fā)展

由于天然氣流量數(shù)據(jù)具有動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)，此前采用單參數(shù)靜態(tài)計(jì)量的方式，滿足不了動(dòng)態(tài)溯源需求。目前通過裝置比對來實(shí)現(xiàn)流量量值統(tǒng)一，這種裝置是固定裝置，其工作特點(diǎn)不同于流量計(jì)計(jì)量，不能反映天然流量參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化。因此，要加強(qiáng)對多參數(shù)，如流量、溫度、壓力、組分等多參數(shù)的動(dòng)態(tài)量值溯源研究，實(shí)現(xiàn)量值溯源由靜態(tài)單參數(shù)向動(dòng)態(tài)多參數(shù)轉(zhuǎn)變。

3 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷向高質(zhì)量階段發(fā)展，綠水青山就是金山銀山的環(huán)保理念不斷深入人心，天然氣作為清潔能源，在能源結(jié)構(gòu)中的占比不斷提升。天然氣計(jì)量是天然氣貿(mào)易的重要依據(jù)，也是企業(yè)優(yōu)化資源量配置、提高天然氣生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。及時(shí)、準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)對天然氣計(jì)量，降低天然氣計(jì)量成本、提升計(jì)量效率，對于天然氣企業(yè)取得市場競爭優(yōu)勢、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。