王偉杰 曾文平 鄒航 王曉琴 陳學(xué)鋒 楊倩 何敏 丁思家

1.中國石油西南油氣田公司天然氣研究院 2.國家市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天然氣質(zhì)量控制和能量計(jì)量) 3.中國石油天然氣集團(tuán)有限公司天然氣質(zhì)量控制和能量計(jì)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 4.重慶交通大學(xué)5.中國石油西南油氣田公司 6.中國石油西南油氣田公司輸氣管理處

天然氣作為一種“清潔燃料”,在全球的需求量和產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢。國內(nèi)目前已形成常規(guī)氣、非常規(guī)氣(頁巖氣、致密砂巖氣和煤層氣等)、進(jìn)口液化天然氣、進(jìn)口管道氣、摻氫/生物甲烷天然氣等多元化的供銷格局[1-3],氣源發(fā)熱量范圍覆蓋的跨度大,不同氣源發(fā)熱量最大差值超過20%。在一個(gè)統(tǒng)一的天然氣輸配管網(wǎng)內(nèi)采用體積交接計(jì)量,難以準(zhǔn)確計(jì)算管網(wǎng)輸氣能量平衡、有效控制和監(jiān)督質(zhì)量及保障天然氣貿(mào)易公平。因此,實(shí)行天然氣能量計(jì)量是大勢所趨[4-5]。

依據(jù)GB/T 22723-2008《天然氣能量的測定》,采用間接法測量天然氣的發(fā)熱量[6],應(yīng)用的主要場所有GB/T 18603-2014《天然氣計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)要求》規(guī)定的天然氣貿(mào)易交接的B級計(jì)量站、 C級計(jì)量站[7]。另外,由于我國長輸管網(wǎng)氣源的復(fù)雜性,以在線取樣方式獲取代表性樣品時(shí),也需要采用累積取樣的方式進(jìn)行核查,在貿(mào)易交接中對于A級計(jì)量站也需要連續(xù)累積取樣器組成的核查系統(tǒng)進(jìn)行貿(mào)易交接的公平驗(yàn)證,特別是當(dāng)有貿(mào)易糾紛發(fā)生時(shí),更需要用連續(xù)累積取樣器進(jìn)行待測樣品的溯源。因此,累積取樣系統(tǒng)作為實(shí)施天然氣能量計(jì)量過程中發(fā)熱量測定的重要手段,對保證天然氣貿(mào)易交接的公平、公正起著重要作用。

目前,關(guān)于天然氣累積取樣的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13609-2017《天然氣取樣導(dǎo)則》和GB/T 30490-2014《天然氣自動(dòng)取樣方法》只涉及取樣的范圍、原則、方法和材料等技術(shù)內(nèi)容[8-9],但是對累積取樣系統(tǒng)的材料核查、安裝環(huán)境、系統(tǒng)配置及技術(shù)未作要求,無有效的評價(jià)機(jī)制,無法保證累積取樣系統(tǒng)的有效性和可靠性。本研究主要對累積取樣系統(tǒng)性能評價(jià)方法進(jìn)行探討,確保累積取樣系統(tǒng)各部分功能配置及取樣環(huán)節(jié)的規(guī)范性,保障累積取樣系統(tǒng)獲得樣品的代表性,支撐我國天然氣能量計(jì)量的推進(jìn)和實(shí)施。

1 累積取樣技術(shù)概述

天然氣的發(fā)熱量等物性參數(shù)由天然氣組成分析的平均值提供,累積取樣技術(shù)正是按時(shí)間和流量的變化對一系列的點(diǎn)進(jìn)行采樣,然后將其合并成一種組合樣品。因此,累積取樣技術(shù)主要應(yīng)用于獲得天然氣組成的平均值和天然氣產(chǎn)品的貿(mào)易交接。

1.1 技術(shù)簡介

累積取樣系統(tǒng)主要包括調(diào)壓系統(tǒng)、電磁閥系統(tǒng)、取樣泵、取樣瓶等,通過安裝在管道內(nèi)的取樣探頭,按照一定的模式設(shè)置參數(shù)進(jìn)行一定周期內(nèi)的取樣。按照取樣容器類型的不同,累積取樣系統(tǒng)分為置換式和調(diào)壓式2種,其工作原理如圖1所示。圖1(a)為置換式,取樣容器采用移動(dòng)活塞式取樣瓶,在取樣周期內(nèi),在基本恒定的管道壓力下,通過氣瓶內(nèi)的移動(dòng)活塞將預(yù)先充入的氣體逐步地由泵入的樣品所置換。圖1(b)所示為調(diào)壓式,取樣容器采用固定容積容器,一般為紡錘瓶,系統(tǒng)使用一種特殊設(shè)計(jì)的壓力調(diào)節(jié)器,在取樣過程中,使紡錘瓶中的壓力從0增加至管道的最大壓力。從二者的取樣原理來看,推薦使用置換式累積取樣系統(tǒng),特別是當(dāng)管道壓力低或流量變化大時(shí),使用具有固定容積容器的調(diào)壓式累積取樣系統(tǒng)不易獲得代表性樣品。

1.2 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國內(nèi)外關(guān)于天然氣取樣系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)主要有ISO 10715、GB/T 13609、GOST 31370、ASTM D5287和GB/T 30490等,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)編號和名稱詳見表1。ISO 10715：2022論述了天然氣樣品采集的總方針,其中包括取樣原則、取樣方法和取樣裝置等。GB/T 13609-2017修改采用ISO 10715：1997,除規(guī)定了取樣原則、方法、取樣頻率、取樣安全要求、取樣材料和取樣設(shè)備外,拓展了取樣導(dǎo)則的應(yīng)用范圍,增加了資料性附錄以規(guī)定取樣探頭的位置及安裝要求。目前由于ISO 10715：2022版在取樣探頭安裝位置等方面提出了一些新的要求,GB/T 13609-2017也正在開展相應(yīng)的修訂工作。ASTM D5287-08(2015)規(guī)定了天然氣及類似氣體樣品自動(dòng)連續(xù)累積取樣的方法,包括累積取樣的選擇、安裝和維護(hù)等內(nèi)容。GB/T 30490-2014《天然氣自動(dòng)取樣方法》非等效參考了ASTM D 5287-08(2015)標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)容包括取樣材料選擇、取樣探頭安裝、取樣回路設(shè)計(jì)以及取樣器安裝、維護(hù)、確認(rèn)及使用。

表1 國內(nèi)外天然氣累積取樣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國家或國際標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)編號標(biāo)準(zhǔn)名稱國際ISO 10715：2022天然氣 取樣導(dǎo)則中國GB/T 13609-2017天然氣 取樣導(dǎo)則中國GB/T 30490-2014天然氣自動(dòng)取樣方法俄羅斯GOST 31370-2008天然氣-取樣指南美國ASTM D5287-08(2015)氣體燃料自動(dòng)采樣的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程美國ASTM D7314-10(2015)用熱量計(jì)和在線/在線取樣測定氣體燃料發(fā)熱量的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程美國GPA STD 2166-2005采用氣體色譜法分析天然氣樣品

2 累積取樣系統(tǒng)性能評價(jià)方法

天然氣貿(mào)易交接時(shí),通過累積取樣系統(tǒng)獲得一定周期的混合樣品,然后采用色譜法對樣品進(jìn)行組成分析,并基于組成數(shù)據(jù)計(jì)算獲得天然氣的發(fā)熱量。由此可見,累積取樣系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常,對獲得的發(fā)熱量值的準(zhǔn)確性和有效性至關(guān)重要。因此,需要建立全面、系統(tǒng)的累積取樣系統(tǒng)性能評價(jià)方法。

根據(jù)GB/T 13609-2017和GB/T 30490-2014標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,累積取樣系統(tǒng)的使用要遵守相應(yīng)的技術(shù)要求,比如取樣系統(tǒng)的取樣位置設(shè)計(jì),取樣探針安裝及設(shè)計(jì),取樣探頭的保溫,取樣系統(tǒng)的材料及系統(tǒng)構(gòu)成部件的材質(zhì),取樣容器的使用、選擇、安裝及清洗,取樣系統(tǒng)的密封性,取樣系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作壓力,電氣設(shè)施的防爆及運(yùn)行過程的資質(zhì)和安全質(zhì)量管理等。如果要獲得具有代表性的樣品,累積取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成的取樣環(huán)路就必須是完整的,組成部件包括但不限于取樣探頭、取樣泵、調(diào)壓器、電磁閥、控制器、氣瓶壓力表、取樣瓶等。此外,在累積取樣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中還涉及取樣量、取樣頻率的設(shè)置,這些參數(shù)均會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。因此,綜合考慮從累積取樣系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行到維護(hù)、質(zhì)量管理等全流程,建議從以下幾項(xiàng)性能指標(biāo)對累積取樣系統(tǒng)進(jìn)行性能評價(jià)。

2.1 取樣系統(tǒng)配置的完整性

取樣系統(tǒng)配置的完整性指累積取樣系統(tǒng)按照待測組分的取樣要求,組成取樣系統(tǒng)的各部件都應(yīng)該是完整的,缺一不可。依據(jù)GB/T 13609-2017、GB/T 30490-2014標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,累積取樣系統(tǒng)主要由取樣探頭、取樣泵、減壓模塊 、控制電磁閥 、控制器 、氣瓶壓力表總成、取樣瓶構(gòu)成取樣的回路。因此,該項(xiàng)指標(biāo)可使用現(xiàn)場勘驗(yàn)、查詢檔案資料的方法,對累積取樣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完整性和可靠性進(jìn)行記錄和描述。對A、B兩個(gè)場站安裝的累積取樣系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場核查,如圖2所示,兩個(gè)場站的累積取樣系統(tǒng)均包括取樣探頭、取樣泵、減壓模塊 、電磁閥 、控制器 、恒壓取樣瓶、連接管線,并由連接管線構(gòu)成取樣的回路,經(jīng)評價(jià),其系統(tǒng)配置是完整的。

2.2 取樣系統(tǒng)的符合性

取樣系統(tǒng)的符合性指取樣系統(tǒng)安裝的位置、組件材質(zhì)、回路構(gòu)成,以及取樣系統(tǒng)運(yùn)行要求、人員及設(shè)備資質(zhì)和質(zhì)量安全管理要符合技術(shù)規(guī)范的要求。主要使用現(xiàn)場勘驗(yàn)、查詢檔案資料的方法,按照GB/T 13609-2017、GB/T 30490-2014標(biāo)準(zhǔn)的要求,并結(jié)合ISO 10715：2022進(jìn)行現(xiàn)場核查。對安裝于A場站的累積取樣系統(tǒng)取樣點(diǎn)的位置、取樣探頭的安裝、取樣系統(tǒng)各部件的材質(zhì)及使用要求、取樣容器清潔等展開符合性評估。

(1) 取樣位置檢查：現(xiàn)場觀察取樣位置設(shè)計(jì)直管段,相距阻流元件的距離為1.2 m,現(xiàn)場取樣位置適合取樣操作及日常維護(hù)方便。

(2) 取樣探頭安裝核查：現(xiàn)場查看取樣探頭組成結(jié)構(gòu),確認(rèn)取樣探頭安裝類型為直通探頭,垂直安裝在出站主干線的水平管道頂部,管徑為DN400 mm,探針插入管道1/2至2/3管徑處,并在同一管線上有回流管路,形成回路。

(3) 取樣回路：從取樣探頭到取樣容器,利用取樣導(dǎo)管形成了取樣回路,現(xiàn)場察看安裝于現(xiàn)場的累積取樣裝置,根據(jù)取樣過程中氣流的流動(dòng)方向,逐一檢查累積取樣裝置的取樣探頭、連接管路、取樣控制器、取樣泵和取樣恒壓瓶連接通道,判斷取樣流是否可以形成回路,取樣管線的材質(zhì)、尺寸、排管的走向等是否能夠滿足累積取樣裝置的技術(shù)要求。

(4) 取樣控制器安裝位置核查：取樣控制器安裝高于取樣探頭,并有防護(hù)箱防護(hù),與取樣口距離較短,滿足要求。

(5) 取樣系統(tǒng)的材質(zhì)：取樣探頭材質(zhì)均為不銹鋼316L,取樣系統(tǒng)組成部分如取樣泵、閥門、導(dǎo)管、接頭、單向閥、過濾器材質(zhì)均為316L,取樣容器的材質(zhì)如恒壓取樣瓶、閥門、壓力表、管線、接頭主體材質(zhì)均為316L。

(6) 現(xiàn)場安裝的取樣容器類型檢查：現(xiàn)場采用的是活塞取樣瓶,水平安裝在保溫箱中,活塞取樣瓶兩端壓力一致,連接管線均比較短。

2.3 取樣系統(tǒng)的氣密性

取樣系統(tǒng)氣密性核查主要采用現(xiàn)場試驗(yàn)方式,首先應(yīng)采用檢漏液(如肥皂水)對系統(tǒng)整體的管路連接點(diǎn)進(jìn)行試漏,觀察是否有氣泡出現(xiàn)。當(dāng)觀察到無氣泡后,打開氣源以及累積取樣系統(tǒng)的吹掃閥、鋼瓶閥等,使取樣瓶內(nèi)快速充入一定壓力的樣品,然后關(guān)閉氣源以及吹掃閥,記錄取樣系統(tǒng)上所有壓力表讀數(shù),觀察記錄壓力表讀數(shù)至少0.5 h,確認(rèn)系統(tǒng)壓力有無明顯下降,判斷系統(tǒng)是否具有良好的氣密性。

2.4 預(yù)設(shè)參數(shù)的符合性

2.4.1取樣時(shí)間間隔

當(dāng)累積取樣系統(tǒng)設(shè)置為時(shí)間模式時(shí),需要以取樣周期和取樣容器的容量為依據(jù),確定要間隔多長時(shí)間才需要取一次樣品,并在控制器上設(shè)置時(shí)間間隔參數(shù)。對該參數(shù)的核查,可用秒表等計(jì)時(shí)器記錄控制器操作取樣泵動(dòng)作一次的時(shí)間,按同樣的條件重復(fù)測量多次(至少7次)取平均值,評價(jià)該參數(shù)的符合性。通過對3種類型的取樣系統(tǒng)的取樣時(shí)間間隔參數(shù)的評價(jià),實(shí)測的取樣時(shí)間間隔基本與預(yù)設(shè)值一致。具體核查結(jié)果見表2。

表2 累積取樣系統(tǒng)取樣時(shí)間間隔核查s序號取樣器類型設(shè)定取樣時(shí)間間隔實(shí)測取樣時(shí)間間隔1234567平均值1A30.0029.9530.1729.8730.0330.0330.2429.7830.012B60.0059.9260.1058.7059.6059.5059.7059.3059.553C180.00179.00180.00178.00179.00180.00177.00179.00179.00

2.4.2單次取樣量

單次取樣量即累積取樣系統(tǒng)泵工作一次抽取的樣品量。當(dāng)采用活塞瓶進(jìn)行取樣時(shí),活塞瓶上有浮子,可讀取樣品量體積數(shù)據(jù)。因此,對于活塞瓶取樣情況,可通過直接讀數(shù)的方式對取樣量進(jìn)行核查。但是,如果采用紡錘瓶進(jìn)行取樣的話,無法顯示鋼瓶內(nèi)的樣品體積,可采用流量法或稱量法進(jìn)行核查。3種取樣量核查方法具體特征見表3。

表4為采用一臺(tái)累積取樣器在現(xiàn)場進(jìn)行快速測試的取樣量核查,可看出在開始取樣初始階段,活塞瓶上浮子讀數(shù)與取樣量的偏差較大,隨著后續(xù)泵工作次數(shù)的增加,浮子的讀數(shù)偏差逐漸降低至5%左右。原因主要有幾個(gè)方面：①取樣管線內(nèi)有部分死體積,會(huì)導(dǎo)致在取樣初始階段的誤差,根據(jù)現(xiàn)場的多次觀察實(shí)驗(yàn),一般當(dāng)泵次數(shù)到達(dá)50次左右時(shí)才能觀察到活塞瓶浮子的移動(dòng);②活塞瓶浮子是靠磁性吸引,如果有灰塵或者液體等雜質(zhì)存在,會(huì)造成浮子移動(dòng)不是特別靈敏,比較卡頓,經(jīng)常會(huì)突然移動(dòng)10 mL,使讀數(shù)偏差較大;此外浮子與活塞有時(shí)會(huì)脫節(jié),浮子無法跟隨活塞進(jìn)行移動(dòng),會(huì)導(dǎo)致浮子讀數(shù)不準(zhǔn)確;③鋼瓶上浮子讀數(shù)刻度比較寬泛,最小刻度為10 mL,靠觀察直接讀數(shù)的偏差較大。

表3 3種取樣量核查方法方法主要思路說明直接讀數(shù)法①在現(xiàn)場通過快速測試的方式,讓取樣泵連續(xù)取樣,記錄取樣次數(shù)、單次取樣量、活塞瓶浮子讀數(shù),對比二者的偏差,確認(rèn)取樣是否與預(yù)設(shè)值一致;② 根據(jù)每天定期巡檢記錄取樣次數(shù)、單次取樣量、活塞瓶浮子讀數(shù)來確認(rèn)僅用于采用活塞瓶取樣,紡錘瓶無法直接讀數(shù)?；钊扛∽涌潭容^為寬泛,且容易出現(xiàn)與活塞脫節(jié)或者卡頓的情況,建議可用于日常巡檢時(shí)記錄核查流量法根據(jù)預(yù)設(shè)單次取樣量及取樣次數(shù)計(jì)算出預(yù)設(shè)的取樣量,根據(jù)鋼瓶內(nèi)的氣體壓力、環(huán)境溫度、環(huán)境壓力、氣體工況條件下的壓縮因子,由氣體狀態(tài)方程計(jì)算出放到環(huán)境壓力下的取樣量。然后將樣品瓶與濕式氣體流量計(jì)連接,緩慢使氣體流出,測出實(shí)際放出的氣體體積,比較與計(jì)算值的偏差。可用于活塞瓶或者紡錘瓶,該方法需要使用流量計(jì),易受流量計(jì)的讀數(shù)誤差、流量計(jì)測量氣體時(shí)氣體的流速等因素的影響稱量法采用高精度天平稱量樣品瓶滿瓶與放空后的質(zhì)量差值,計(jì)算取得樣品的質(zhì)量;根據(jù)氣質(zhì)組成數(shù)據(jù)計(jì)算摩爾發(fā)熱量、壓縮因子,然后根據(jù)樣品壓力、環(huán)境溫度,采用氣體狀態(tài)方程計(jì)算出樣品瓶內(nèi)實(shí)際的樣品體積,與預(yù)設(shè)取樣量進(jìn)行比較該方法既可用于活塞瓶,也可用于紡錘瓶

采用流量法開展了兩次評價(jià)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表5所列。該方法中的影響因素主要有流量計(jì)的讀數(shù)誤差、流量計(jì)測量氣體時(shí)氣體的流速等。

采用稱量法開展了5次評價(jià)實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表6所列。計(jì)算的取樣總量相對偏差最大為5.46%,單次取樣量相對偏差最大為4.11%。主要影響因素有以下幾個(gè)方面：①天平稱量時(shí)讀數(shù)有誤差;②鋼瓶壓力讀數(shù)較為粗略,對計(jì)算實(shí)際取樣量的數(shù)據(jù)影響較大。綜合3種方法的使用情況及評價(jià)結(jié)果,建議采用稱量法對累積取樣系統(tǒng)的取樣量進(jìn)行評價(jià)。

表4 取樣量核查實(shí)驗(yàn)-直接讀數(shù)法序號泵工作次數(shù)/次設(shè)置單次取樣量,體積/mL預(yù)設(shè)應(yīng)取體積/mL活塞瓶浮子讀數(shù),體積/mL相對偏差/%1106215631824250529264257560867897031081011963121 1010.442.42052.8362.44035.9072.85031.32100.07525.00116.810014.38170.015011.76224.020010.71271.22507.82281.22607.54324.03007.41385.23606.54440.44204.63

表5 取樣量核查實(shí)驗(yàn)-流量法序號單次取樣量,體積/mL取樣泵次數(shù)/次工況下預(yù)設(shè)的取樣量,體積/mL計(jì)算放到常壓下的預(yù)設(shè)的取樣量,體積/mL濕式流量計(jì)測量的取樣量,體積/mL取樣總量相對偏差/%10.2942188.46 654.57 0155.420.4506202.47 149.07 0950.8

表6 取樣量核查實(shí)驗(yàn)-稱量法序號單次取樣量,體積/mL取樣泵次數(shù)/次預(yù)設(shè)的取樣量,體積/mL取樣后鋼瓶質(zhì)量/g樣品放空后鋼瓶質(zhì)量/g計(jì)算取的樣品質(zhì)量/g實(shí)際的取樣體積/mL取樣總量相對偏差/%單次取樣量相對偏差/%10.42 149859.68 476.2928 457.11219.180843.91.821.8320.42 208883.28 523.4108 503.75319.657846.94.104.1131.0 500500.06 231.4056 220.23711.168494.34.061.1441.0 500500.06 227.2636 215.01512.248485.45.462.9250.41 000400.06 341.4556 328.11313.342389.02.762.75

2.4.3流量

在實(shí)際的累積取樣中,由于輸送介質(zhì)的組分及流量都會(huì)隨著時(shí)間會(huì)發(fā)生很大的變化,因此,采用流量比的累積取樣方式更為科學(xué)、合理。在以流量比的方式進(jìn)行累積取樣時(shí),累積取樣系統(tǒng)的控制器設(shè)定有接收1～5 V,4～20 mA流量信息或與流速成比例的脈沖流(最大30 V)的部件,同時(shí)還需要一個(gè)來自外部設(shè)備提供的流量信息,該流量信息可以是模擬量流速(1～5 V,4～20 mA),也可以是來自壓差傳感器的平方根提取,或者是數(shù)字量流速(流量脈沖)。

當(dāng)采用流量模式取樣時(shí),現(xiàn)場核查的內(nèi)容主要包括：中控系統(tǒng)軟件程序中的累積流量、瞬時(shí)流量與流量計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)是否一致;當(dāng)中控系統(tǒng)發(fā)出控制信號后,累積取樣系統(tǒng)的取樣泵是否進(jìn)行取樣工作;軟件程序中的取樣次數(shù)與累積取樣控制器顯示的次數(shù)是否一致。圖3所示為在某場站對累積取樣系統(tǒng)流量模式控制程序的核查,核查結(jié)果為該累積取樣系統(tǒng)能夠按照預(yù)設(shè)的累積流量參數(shù)進(jìn)行取樣,且取樣次數(shù)與累積取樣控制器顯示的次數(shù)一致。

2.5 取樣系統(tǒng)的一致性

取樣系統(tǒng)的一致性是指累積取樣所得樣品與在線/離線取樣所得樣品的發(fā)熱量偏差。主要通過對累積取樣樣品與在線色譜、離線點(diǎn)樣的發(fā)熱量進(jìn)行對比,或者在具備實(shí)驗(yàn)條件的情況下,采用兩臺(tái)累積取樣系統(tǒng)(分別命名為A和B)在相同模式下對所得樣品的發(fā)熱量進(jìn)行對比,驗(yàn)證獲得發(fā)熱量值的一致性。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別見表7和表8。由表7可見,累積取樣系統(tǒng)在時(shí)間模式下與在線色譜的發(fā)熱量相對偏差均在1.00%以內(nèi),特別說明該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在氣質(zhì)環(huán)境比較穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)站點(diǎn)所得。由表8可見,安裝于同一站點(diǎn)的兩臺(tái)累積取樣系統(tǒng)采用時(shí)間模式在相同周期內(nèi)取得的樣品的發(fā)熱量相對偏差也均在1.00%以內(nèi),該站點(diǎn)的氣質(zhì)也較穩(wěn)定。說明現(xiàn)場安裝的累積取樣系統(tǒng)獲得的發(fā)熱量具有較好的一致性。結(jié)果表明,當(dāng)氣質(zhì)較穩(wěn)定時(shí),現(xiàn)場安裝的累積取樣系統(tǒng)與在線色譜發(fā)熱量結(jié)果具有較好的一致性,且不同累積取樣系統(tǒng)獲得的發(fā)熱量也具有較好的一致性。電子文檔2：氣質(zhì)波動(dòng)較大條件下累積取樣系統(tǒng)發(fā)熱量一致性的評價(jià),以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定。

表7 累積取樣與在線色譜發(fā)熱量比對組分場站1場站2場站3累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%在線色譜分析結(jié)果算術(shù)平均值,摩爾分?jǐn)?shù)/%相對偏差/%累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%在線色譜分析結(jié)果算術(shù)平均值,摩爾分?jǐn)?shù)/%相對偏差/%累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%在線色譜分析結(jié)果算術(shù)平均值,摩爾分?jǐn)?shù)/%相對偏差/%He0.020.020.05H20.010.010O2000N20.650.580.680.670.990.98CO21.361.311.631.650.010.01CH497.6297.5497.2997.3290.4490.83C2H60.320.550.310.265.955.74C3H80.020.020.030.041.571.48iC4H10000.010.020.290.28nC4H10000.010.020.330.32neo-C5H12000.010.01iC5H120000.010.100.10nC5H120000.010.080.08C6+000.010.030.180.17高位發(fā)熱量/(MJ·m-3)36.4636.580.3336.3836.410.0840.2440.120.15

表8 不同累積取樣系統(tǒng)所得樣品的發(fā)熱量比對組分A累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%B累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%相對偏差/%A累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%B累積取樣系統(tǒng)樣品分析結(jié)果,摩爾分?jǐn)?shù)/%相對偏差/%He0.020.020.020.02H20.010.010.010.01O20000N20.600.550.430.55CO21.241.231.221.22CH497.5397.6197.6897.58C2H60.580.560.620.60C3H80.020.020.020.02iC4H100000nC4H100000neo-C5H120000iC5H120000nC5H120000C6+0000高位發(fā)熱量/(MJ·m-3)36.5936.610.0536.6736.620.14

3 結(jié)論

(1) 天然氣能量計(jì)量是未來的發(fā)展趨勢,而累積取樣系統(tǒng)是獲得天然氣發(fā)熱量平均值的關(guān)鍵技術(shù),在未來將具有越來越廣泛的應(yīng)用場景。

(2) 目前,針對累積取樣系統(tǒng)還未有相關(guān)的性能評價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn),綜合考慮從累積取樣系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行到維護(hù)、質(zhì)量管理等全流程,建議從取樣系統(tǒng)配置的完整性、取樣系統(tǒng)的符合性、取樣系統(tǒng)的氣密性、預(yù)設(shè)參數(shù)的符合性、取樣系統(tǒng)的一致性等幾項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。

(3) 通過具體的評價(jià)試驗(yàn)示例,驗(yàn)證了累積取樣系統(tǒng)的評價(jià)方法,后續(xù)將進(jìn)一步開展氣質(zhì)波動(dòng)較大條件下累積取樣系統(tǒng)發(fā)熱量一致性的評價(jià),以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的制定,建立完善的累積取樣系統(tǒng)性能評價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,為天然氣能量計(jì)量的推進(jìn)和實(shí)施提供標(biāo)準(zhǔn)保障。