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(diào)研我國當(dāng)前天然氣流量計儀器發(fā)展?fàn)顩r前提下，從工作原理、設(shè)計理念和應(yīng)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(zhǔn)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(zhì)、溫度、測量工況以及部件安裝條件等都會對天然氣計量結(jié)果產(chǎn)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(shù)，使儀器參數(shù)達到天然氣計量允許范圍內(nèi)，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(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[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(shè)計優(yōu)點和應(yīng)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(tài)對壓力與溫度的變化十分敏感，氣體體積在計量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，根據(jù)介質(zhì)材料溫度和壓力，結(jié)合實際天然氣運營情況，合理調(diào)準(zhǔn)天然氣標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)壓力和溫度計量規(guī)范，燃氣公司會有一定程度損失[1-4]。

2.2 計量環(huán)境溫度

天然氣計量精度也受到環(huán)境溫度變化而變化，環(huán)境溫度變化時，測量精度有所降低。長時間處于溫度不穩(wěn)定狀態(tài)會導(dǎo)致儀器出現(xiàn)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(huán)境溫度的變化感知很靈敏。計量環(huán)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(huán)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(xùn)

儀器操作人員對計量規(guī)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(xùn)和學(xué)習(xí)，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(jù)工作環(huán)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(xùn)，特別要了解計量器的工作原理，避免因人為操作不當(dāng)導(dǎo)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(xùn)，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(tài)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(tài)均較平穩(wěn)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(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。

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(zhuǎn)動次數(shù)，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(zhǔn)確性影響較大。泄漏量與流量計組成部件間隙有關(guān)，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(shù)；ε為泄漏量；Q為流量。

在選用流量計的時候，應(yīng)注意對儀器部件間隙參數(shù)檢查，確保各項參數(shù)在精度允許范圍內(nèi)，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(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。

(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(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。

(3)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。

4 結(jié)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(yīng)提高專業(yè)技能和知識水平，熟悉掌握儀器儀表技術(shù)特征，減少操作誤差，提高計量準(zhǔn)確率，確保設(shè)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(yè)出版社,2010.

[2]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.GB/T 18603-2001天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)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(yè)出版社,2001.

[4]朱聰,蔣洪,陽朝暉,等.提高標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量準(zhǔn)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(yè)于中國石油大學(xué)(北京)油氣儲運專業(yè)，主要從事天然氣長輸管道站場管理工作。