天然氣流量的測量
隨著全球環(huán)保實業(yè)的發(fā)展，天然氣的開發(fā)和利用越來越被人們所重視。天然氣作為清潔能源，在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發(fā)達國家一般已達到30％～40％，而我國起步較晚，目前這一比例還不高。
我國是天然氣資源較豐富的國家之一，但天然氣的利用卻嚴重滯后，天然氣工業(yè)發(fā)展有著很大潛力，尤其是西氣東輸工程的建設，必將為我國經濟、社會很環(huán)境的協(xié)調發(fā)展產生強大的推動力。
（1）我國是天然氣計量的發(fā)展趨勢和主要方法 目前，國際天然氣貿易計量分為體積計量、質量計量和能量計量三種。工業(yè)發(fā)達國家質量計量和能量計量兩種方法都在使用。我國天然氣貿易計量是在法定要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量，目前基本上以體積計量為主。
按有關標準規(guī)定[10],天然氣的標準狀態(tài)體積流量qn以Nm3/s為單位，工作狀態(tài)體積流量qf以m3/s為單位；質量流量qm以kg/s為單位；能量流量以MJ/s為單位。
①天然氣標準體積流量計算。標準狀態(tài)體積流量qn計算式為
qvn=qnf (3.38)
或 qvn=qm/ n (3.39)
式中 qvn――標準狀態(tài)體積流量，Nm3/s；
qvf――工作狀態(tài)體積流量，m3/s，體積流量計實測值；
qm――質量流量，kg/s，質量流量計實測值；
ρf――工作狀態(tài)下的密度，kg/m3，實測或計算；
ρn――標準狀態(tài)下的密度,kg/m3,實測或計算。
天然氣在工作狀態(tài)下的密度ρf若用天然氣氣流**靜壓pf、熱力學溫度Tf和壓縮系數(shù)Zf進行計算，其公式為
（3.40）
式中 Mm――天然氣的摩爾質量，kg/kmol，參照標準GB/T11062計算；
Ra――通用氣體常數(shù)，MJ/(kmol·K),其值為0.000831448。
天然氣在工作狀態(tài)下的密度ρn的實用公式與式（3.40）相似，其中pf、Tf、Zf用標準狀態(tài)的 pn、Tn、Zn替代即可。
因此，天然氣標準體積流量qn的計算式還可寫成
qm=qvf (3.41)
式中 qvf――含義同式（3.38）；
pf――工作狀態(tài)**壓力，MPa，壓力實測值；
Tf――工作狀態(tài)熱力學溫度，K，溫度實測值；
Zf――工作狀態(tài)下天然氣的壓縮系數(shù)，按SY/T6143標準A1.4條及公式（A8）計算（或按GB/T17747.1～3標準計算）；
Pn――標準狀態(tài)**壓力，Mpa，其值為0.101325；
Tn――標準狀態(tài)熱力學溫度，K，其值為293.15；
Zn――標準狀態(tài)下天然氣的壓縮系數(shù)，按SY/T6143-1996標準公式（A8）計算或按GB/T17747.1～3標準計算）。
②天然氣質量流量計算。天然氣的質量流量計算式為
qm＝qvfрf (3.42)
式中 qm――天然氣的質量流量，kg/s，除由式（3.42）計算外，也可由質量流量計直接測量；
qvf――含義同式（3.38）；
рf――含義同式（3.38）。
工作狀態(tài)下的天然氣密度рf可用氣體密度計在線進行天然氣氣流密度的實測，用實測值參與流量計算。如果用式（3.40）計算рf值，應有工作狀態(tài)下的**靜壓pf，熱力學溫度Tf和天然氣組分分析數(shù)據yi（組分摩爾分數(shù)），按相應的標準計算天然氣的摩爾質量Mm和壓縮系數(shù)Zf，*后才能計算出рf的值來。
③天然氣能量流量計算。天然氣的能量流量可以由標準體積流量或質量流量乘以發(fā)熱量Hs來計算。
以標準體積流量計算能量流量的計算式為
En=qvnHsnv (3.43)
式中 En――天然氣的能量流量，MJ/s；
qvn――天然氣的標準體積流量，由式（3.38）或式（3.41）所得結果；
Hsnv――單位標準體積的高位發(fā)熱量，MJ/m3，實測或計算。
以質量流量計算能量流量的計算式為
En=qmHsnm (3.44)
式中 En――含義同式（3.43）；
qm――天然氣的質量流量，由式（3.42）所得結果；
Hsnm――單位質量的高位發(fā)熱量，MJ/s，實測或計算。
④發(fā)熱量測量。天然氣發(fā)熱量可采用直接或間接的測量方法獲得。對于管網系統(tǒng)，當使用直接測量不經濟時，其結算用的發(fā)熱量也可以用計算方法獲得。兩種方法都有在線和離線兩種方式。
a.直接測量法。直接測量法可按GB12206標準的要求進行。是采用水流式熱量計，由水流量穩(wěn)定調節(jié)、天然氣流量穩(wěn)定調節(jié)和測量、水溫氣溫測量、氣體燃燒和水計量五部分組成。儀器的具體操作方法修正系數(shù)計算請參閱GB12206－1998《天然氣發(fā)熱量、密度、相對密度和沃泊指數(shù)的計算方法》。
b.間接測量法。間接測量法是采用GB/T11062標準規(guī)定的方法測量天然氣的發(fā)熱量，它是基于對天然氣組分進行全分析，然后進行計算，各組分含量同各自發(fā)熱量的乘機之代數(shù)和即為天然氣的發(fā)熱量。組分分析一般采用氣相色譜法，具體操作方法請參閱GB/T13610－1992《天然氣的組成分析——氣相色譜法》。
⑤ 密度測量。天然氣密度可以用天然氣密度計在線直接測量，也可離線間接測量。
a.在線密度測量。在線密度測量是為了求得流過流量計的天然氣質量流量。如果要求得到天然氣的標準體積流量，還需得到標準狀態(tài)下的天然氣密度。
對于孔板流量計而言，若在密度計的樣氣從上游取壓孔取出，樣氣流入在線密度計，它應以特別低的流速流入，并保證對壓力和差壓的測量沒有影響。
除旋轉式容積流量計以外的其他流量計，在線密度計宜安裝在流量計下游，以避免流量計入口速度分布被干擾。
從取樣口到在線密度計之間的連接管線應盡量短、連接件、管線應絕熱保溫，以減小環(huán)境溫度對取樣氣的影響。
為確保在線密度計所測密度值與流經流量計的密度值相同，應將密度傳感器的露出部分和流量計的上、下游適當長度的管路進行隔熱。
在線密度計應有樣氣溫度測量，當樣氣溫度同主管道中天然氣溫度有差異時，應該用修正值進行補償。
b.離線密度計算。在計量站取樣口取出有代表性的樣氣，采用氣相色譜儀分析出天然氣的全組分分析數(shù)據，測量出主管道內天然氣靜壓力和流體溫度，然后按式（3.40）計算工作狀態(tài)下的流體密度。其中摩爾質量Mm按標準GB/T11602計算得到；工作狀態(tài)下壓縮系數(shù)Zf按標準SY/T6143－1996A1.4條及公式（A8）計算。
⑥幾種天然氣常用流量計選型指南。不同的準確度要求和不同的使用條件，天然氣流量測量可有多種儀表可選，應綜合考慮其準確性、可靠性、安全性及經濟性等因素后確定，過分追求高準確度會增加不合理的費用
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