天然氣流量計量新的進展與發(fā)展趨勢 1
國內(nèi)外天然氣計量狀況簡要回顧
天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源和化工原料其計量越來越被人們重視。歐美等工業(yè)化水平較高的發(fā)達國家，對天然氣計量技術(shù)的研究起步較早，投人的資金及科技力量較大，尤其是對貿(mào)易天然氣的計量十分重視。從流量計選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計，如在荷蘭渦輪、腰輪流量計的使用約占80%，在加拿大渦輪流量計的使用約占90%，而美國則以使用孔板為主，約占80%。從整體上來看，在流量計使用上，70年代形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦輪流量計使用的高潮，90年代中后期則掀起了超聲流量計熱潮。
在流量標準方面，各國流量工作者花費了大量時間，付出了艱苦的努力，在分析總結(jié)大量的實驗和應(yīng)用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，相繼推出具有代表性的標準如天然氣流量標準孔板計量標準(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標準(AGA No.7)、天然氣及其他烴類氣體的壓縮性和超壓縮性標準(AGA No.8)、用氣體超聲流量計測量天然氣標準(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標準(ISO5167)、氣體渦輪流量計標準(ISO9951)、氣體超聲波流量計標準 (ISO/TR12765)以及天然氣壓縮因子計算標準(ISO/DIS12213)等，這些標準規(guī)程對天然氣流量計量具有積極的指導(dǎo)意義。
與此同時，在國外人們從重視干標法逐步過渡到實流檢定的思維模式—一重視量值溯源與量值傳遞工作，相繼出現(xiàn)許多實流檢定實驗室，如美國科羅拉多工程實驗室 (CEESI)、美國西南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大標定站(TCC)、德國(Pigsar)、英國國家工程實驗室 (NEL)、日本國家計量院(NRLM)。
近幾年，國際法制計量組織(OMIL)氣體計量分委員會歐共體起草了國際建議PREN1776“天然氣計量系統(tǒng)基本要求”，較詳細地規(guī)定了天然氣計量系統(tǒng)的組成和對輔助設(shè)備的具體要求，對天然氣計量系統(tǒng)的設(shè)計原則及設(shè)計指南，計量系統(tǒng)的在線檢定、安裝和操作維護等進行了規(guī)定。
我國天然氣計量起步較晚，氣藏主要分布在四川、長慶、新疆，儀表的使用選型主要使用孔板，其比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來，我國參照國外系列標準，結(jié)合自己的實際情況，在天然氣儀表的設(shè)計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質(zhì)分析等方面作了相應(yīng)的工作，得出一些較重要的結(jié)論，同時對現(xiàn)場阻力件、復(fù)雜工況影響，摸索出了一些成熟的經(jīng)驗，在標準方面形成了《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/T6143－1996)標準、等效采用 ISO5167形成GB2624標底，但就總體水平，與國外還存在顯著差距。
近幾年，我國天然氣計量技術(shù)新進展
我國大量使用的孔板節(jié)流裝置及其二次儀表雙波紋管差壓計的計量技術(shù)，由于其固有的缺陷，如孔板在使用過程中的不斷磨損、腐蝕；現(xiàn)場阻力件組合形式遠不止標準規(guī)定的7種情況；現(xiàn)場旋渦流、脈動流影響因素復(fù)雜；對于氣量波動大、變化頻率高的狀況適應(yīng)性差；導(dǎo)壓管易引起信號滯后等[1>，不能保證其計量準確度，這給流量工作者帶來了新的研究課題。近幾年來，我國天然氣計量技術(shù)取得了以下一些新的進展。
l、孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化
1998年以來，在二次儀表方面，對部分天然氣計量裝置進行了改造，現(xiàn)場逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送器，流量計算機以取代雙波紋管差壓計，從而實現(xiàn)計量自動化。該系統(tǒng)變送器具有準確度高、穩(wěn)定性好，可利用它的通訊功能進行在線故障診斷、組態(tài)和校驗，天然氣流量計量逐步走向在線、智能、實時計量。
2、適應(yīng)中小流量的新型智能式流量計應(yīng)用
為解決部分現(xiàn)場在中小流量和中低壓情況下流量波動較大，孔板計量準確性較差的特殊難題，國內(nèi)推出智能漩進旋渦流量計、智能渦輪流量計，該類流量計能在線采集壓力、溫度、工況流量、標定流量、實時修正壓縮因子以及自動進行溫度、壓力補償。經(jīng)過實流標定和在現(xiàn)場較大范圍應(yīng)用(如四川、新疆、大港、大慶等)，效果較好。近期又出現(xiàn)了該類型的雙探頭智能流量計，抗干擾能力進一步增強。
3、高壓大流量計量技術(shù)研究
隨著國外氣體超聲流量計的迅速發(fā)展，我國及時跟蹤國外先進計量技術(shù)，自1999年以來，由國家原油大流量計量站成都天然氣流量分站(以下簡稱計量分站)牽頭，對具有典型代表的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國Contronlotron所生產(chǎn)的氣體超聲流量計進行了實流測試，研究在理想安裝條件、非理想安裝條件、旋轉(zhuǎn)不同角度安裝條件、帶壓更換超聲換能器、不同壓力條件、聲道故障狀態(tài)的性能并進行現(xiàn)場應(yīng)用。得出氣體超聲流量計干校后仍需實流檢定和周期送檢等重要結(jié)論[2>。經(jīng)過天然氣實流測試后，北京、大慶、新疆、四川、天津、河北等已逐步引進氣體超聲流量計約40臺?？趶皆贒N150mm －DN400mm之間，不確定度為0.5％-1.0％。
4、實流檢定技術(shù)的發(fā)展
過去標準孔板一直沿用“幾何檢驗法”，流量檢定裝置通常使用空氣作介質(zhì)，負壓檢定。1996年華陽計量分站建成，該站擁有mt原級標準裝置，總不確定度為 0.1％和從美國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級標準裝置，總不確定度為0.25％，具備天然氣流量實流檢定條件。最近4年，實流檢定技術(shù)日趨成熟，已建立起全套天然氣實流檢定方法、程序、管理制度，并與國外如美國、荷蘭、英國、德國等技術(shù)和水平逐步靠近。為了更好地模擬現(xiàn)場工況，減少裝載、運輸帶來的系列困難，控制和合理減少現(xiàn)場計量誤差，我國實流檢定逐步從室內(nèi)走向現(xiàn)場。如，國家原油大流量計量站(大慶)的移動式音速噴嘴標定車(壓力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h)，計量分站新購置的移動式氣體超聲流量標定車(壓力6.4MPa、管徑DN600mm、工況流量80-8000 m3/h)。
5、標準的逐步完善與統(tǒng)一
孔板標準由SYL04－83升級為SY/T6143－1996，現(xiàn)正準備升為國家標準；《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等效采用AGA NO.9，同時也參考了ISO/TRl2765的部分內(nèi)容，2001年4月，已通過國家專標委評審。《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》，非等效采用 PREN1776：《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》，2001年8月，已通過國家專標委評審。目前正準備起草《用渦輪流量計測量天然氣》國家標準。
6、國際流量比對
國外流量比對起步較早，最近幾年華陽計量分站在天然氣流量方法與美國CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進行了初步的流量比對工作，結(jié)果基本一致。2000年在巴西舉行的第10屆國際流量會議中國作為會
天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源和化工原料其計量越來越被人們重視。歐美等工業(yè)化水平較高的發(fā)達國家，對天然氣計量技術(shù)的研究起步較早，投人的資金及科技力量較大，尤其是對貿(mào)易天然氣的計量十分重視。從流量計選型上，歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計，如在荷蘭渦輪、腰輪流量計的使用約占80%，在加拿大渦輪流量計的使用約占90%，而美國則以使用孔板為主，約占80%。從整體上來看，在流量計使用上，70年代形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦輪流量計使用的高潮，90年代中后期則掀起了超聲流量計熱潮。
在流量標準方面，各國流量工作者花費了大量時間，付出了艱苦的努力，在分析總結(jié)大量的實驗和應(yīng)用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，相繼推出具有代表性的標準如天然氣流量標準孔板計量標準(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標準(AGA No.7)、天然氣及其他烴類氣體的壓縮性和超壓縮性標準(AGA No.8)、用氣體超聲流量計測量天然氣標準(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標準(ISO5167)、氣體渦輪流量計標準(ISO9951)、氣體超聲波流量計標準 (ISO/TR12765)以及天然氣壓縮因子計算標準(ISO/DIS12213)等，這些標準規(guī)程對天然氣流量計量具有積極的指導(dǎo)意義。
與此同時，在國外人們從重視干標法逐步過渡到實流檢定的思維模式—一重視量值溯源與量值傳遞工作，相繼出現(xiàn)許多實流檢定實驗室，如美國科羅拉多工程實驗室 (CEESI)、美國西南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大標定站(TCC)、德國(Pigsar)、英國國家工程實驗室 (NEL)、日本國家計量院(NRLM)。
近幾年，國際法制計量組織(OMIL)氣體計量分委員會歐共體起草了國際建議PREN1776“天然氣計量系統(tǒng)基本要求”，較詳細地規(guī)定了天然氣計量系統(tǒng)的組成和對輔助設(shè)備的具體要求，對天然氣計量系統(tǒng)的設(shè)計原則及設(shè)計指南，計量系統(tǒng)的在線檢定、安裝和操作維護等進行了規(guī)定。
我國天然氣計量起步較晚，氣藏主要分布在四川、長慶、新疆，儀表的使用選型主要使用孔板，其比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來，我國參照國外系列標準，結(jié)合自己的實際情況，在天然氣儀表的設(shè)計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質(zhì)分析等方面作了相應(yīng)的工作，得出一些較重要的結(jié)論，同時對現(xiàn)場阻力件、復(fù)雜工況影響，摸索出了一些成熟的經(jīng)驗，在標準方面形成了《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/T6143－1996)標準、等效采用 ISO5167形成GB2624標底，但就總體水平，與國外還存在顯著差距。
近幾年，我國天然氣計量技術(shù)新進展
我國大量使用的孔板節(jié)流裝置及其二次儀表雙波紋管差壓計的計量技術(shù)，由于其固有的缺陷，如孔板在使用過程中的不斷磨損、腐蝕；現(xiàn)場阻力件組合形式遠不止標準規(guī)定的7種情況；現(xiàn)場旋渦流、脈動流影響因素復(fù)雜；對于氣量波動大、變化頻率高的狀況適應(yīng)性差；導(dǎo)壓管易引起信號滯后等[1>，不能保證其計量準確度，這給流量工作者帶來了新的研究課題。近幾年來，我國天然氣計量技術(shù)取得了以下一些新的進展。
l、孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化
1998年以來，在二次儀表方面，對部分天然氣計量裝置進行了改造，現(xiàn)場逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送器，流量計算機以取代雙波紋管差壓計，從而實現(xiàn)計量自動化。該系統(tǒng)變送器具有準確度高、穩(wěn)定性好，可利用它的通訊功能進行在線故障診斷、組態(tài)和校驗，天然氣流量計量逐步走向在線、智能、實時計量。
2、適應(yīng)中小流量的新型智能式流量計應(yīng)用
為解決部分現(xiàn)場在中小流量和中低壓情況下流量波動較大，孔板計量準確性較差的特殊難題，國內(nèi)推出智能漩進旋渦流量計、智能渦輪流量計，該類流量計能在線采集壓力、溫度、工況流量、標定流量、實時修正壓縮因子以及自動進行溫度、壓力補償。經(jīng)過實流標定和在現(xiàn)場較大范圍應(yīng)用(如四川、新疆、大港、大慶等)，效果較好。近期又出現(xiàn)了該類型的雙探頭智能流量計，抗干擾能力進一步增強。
3、高壓大流量計量技術(shù)研究
隨著國外氣體超聲流量計的迅速發(fā)展，我國及時跟蹤國外先進計量技術(shù)，自1999年以來，由國家原油大流量計量站成都天然氣流量分站(以下簡稱計量分站)牽頭，對具有典型代表的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國Contronlotron所生產(chǎn)的氣體超聲流量計進行了實流測試，研究在理想安裝條件、非理想安裝條件、旋轉(zhuǎn)不同角度安裝條件、帶壓更換超聲換能器、不同壓力條件、聲道故障狀態(tài)的性能并進行現(xiàn)場應(yīng)用。得出氣體超聲流量計干校后仍需實流檢定和周期送檢等重要結(jié)論[2>。經(jīng)過天然氣實流測試后，北京、大慶、新疆、四川、天津、河北等已逐步引進氣體超聲流量計約40臺?？趶皆贒N150mm －DN400mm之間，不確定度為0.5％-1.0％。
4、實流檢定技術(shù)的發(fā)展
過去標準孔板一直沿用“幾何檢驗法”，流量檢定裝置通常使用空氣作介質(zhì)，負壓檢定。1996年華陽計量分站建成，該站擁有mt原級標準裝置，總不確定度為 0.1％和從美國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級標準裝置，總不確定度為0.25％，具備天然氣流量實流檢定條件。最近4年，實流檢定技術(shù)日趨成熟，已建立起全套天然氣實流檢定方法、程序、管理制度，并與國外如美國、荷蘭、英國、德國等技術(shù)和水平逐步靠近。為了更好地模擬現(xiàn)場工況，減少裝載、運輸帶來的系列困難，控制和合理減少現(xiàn)場計量誤差，我國實流檢定逐步從室內(nèi)走向現(xiàn)場。如，國家原油大流量計量站(大慶)的移動式音速噴嘴標定車(壓力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h)，計量分站新購置的移動式氣體超聲流量標定車(壓力6.4MPa、管徑DN600mm、工況流量80-8000 m3/h)。
5、標準的逐步完善與統(tǒng)一
孔板標準由SYL04－83升級為SY/T6143－1996，現(xiàn)正準備升為國家標準；《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等效采用AGA NO.9，同時也參考了ISO/TRl2765的部分內(nèi)容，2001年4月，已通過國家專標委評審。《天然氣計量系統(tǒng)技術(shù)要求》，非等效采用 PREN1776：《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》，2001年8月，已通過國家專標委評審。目前正準備起草《用渦輪流量計測量天然氣》國家標準。
6、國際流量比對
國外流量比對起步較早，最近幾年華陽計量分站在天然氣流量方法與美國CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進行了初步的流量比對工作，結(jié)果基本一致。2000年在巴西舉行的第10屆國際流量會議中國作為會
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