天然氣流量計量及儀表選型
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0引言
隨著天然氣的廣泛使用，各種不同使用狀況和需求對流量計量的要求有很大的差別，同時，由于氣體的可壓縮性，流量的測量，氣體要比液體困難得多。若要求氣體計量達到相當高的精度，則計量儀表的經(jīng)濟投入必然巨大。因此，合理選擇測量方法及功能、特性、經(jīng)濟適用的流量儀表是非常必要的。以下就天然氣的計量標準、測量方法及儀表選型進行實用性介紹。
1天然氣計量標準及溫度、壓力修正方式
(1)天然氣計量標準
天然氣計量以體積表示，單位：m3。由于氣體具有可以充滿任意空間和可壓縮性的特性，由氣體狀態(tài)方程式可知，作為計量用的標準體積，必須對壓力、溫度作出明確的統(tǒng)一規(guī)定，離開了狀態(tài)談論氣體體積是沒有意義的。
國家石油行業(yè)標準已明確規(guī)定以溫度293.15K(20℃)，壓力101.325kPa時的狀態(tài)為天然氣計量標準狀態(tài)；凡是實際狀態(tài)與此標準狀態(tài)不相符時，均應按氣體狀態(tài)方程式進行修正。
Q---工作狀態(tài)下的氣體體積量，m3；
t---工作狀態(tài)下的氣體溫度，℃；
P---工作狀態(tài)下的表壓力，kPa；
Pa---測量時當?shù)氐拇髿鈮?，kPa；
z---氣體的壓縮系數(shù)。
壓縮系數(shù)z是隨溫度和壓力而變化的，它與氣體的工作壓力P和氣體的臨界壓力PC的比例(P/PC)、氣體的工作溫度T(K)和氣體的臨界溫度TC(K)的比例(T/TC)有明確的函數(shù)關系。天然氣的壓縮系數(shù)z=1/F2z，超壓縮因子Fz可在國家石油行業(yè)標準SY/T6143-1996中的附錄Ａ中查出；在壓力小于0.1ＭPa時，z=1。
天然氣管網(wǎng)輸配的實際情況是變化復雜的，常與標準狀態(tài)不相符。故需采用一定的修正方式進行補償修正。
(2)不同地區(qū)的固定人工修正系數(shù)
當無溫度、壓力自動補償裝置和壓力記錄儀時，并在使用壓力波動不大時，可根據(jù)各地區(qū)大氣壓不同(北京為101.32kPa，重慶為98.32kPa，上海為101.61kPa，拉薩為65.18kPa)和溫度不同制定出當?shù)剡m用的固定人工修正系數(shù)K固參考表。
按(1)式可得：
KP---平均壓力修正系數(shù)。
在確定的地區(qū)和一個時期內(冬季或夏季或全年)，平均溫度t和平均大氣壓Pa可為常數(shù)；而z隨P變化，故K僅隨P變化。由此可列出K-P關系的當?shù)叵盗袎毫π拚禂?shù)參考表，根據(jù)實際壓力P(由表前壓力計近似讀取)直接查出K固，即可按下式求出標準狀態(tài)下的體積流量：
Qn=K固×Q
式中：Q---流量儀表的指示讀數(shù)，m3
(3)采用壓力記錄儀人工定時修正系數(shù)
在流量儀表前安裝壓力記錄儀，連續(xù)記錄氣體在24小時內的壓力。將壓力記錄儀的起點調到當?shù)卮髿鈮?，采?00%圓圖刻度記錄紙，用算術平均法或相當半徑法(比例求積儀)，求出靜壓平均格數(shù)ＸP，則：
采用溫度計，每隔2小時記錄一次溫度，算出當日平均溫度，由此可求得KT，按(2)、(3)式即可得Qn。
(4)電子修正積算器
用微電子處理技術對采集的信號進行處理和計算，以實現(xiàn)對被測體積的精確修正。采集來自氣體流量儀表的脈沖訊號，根據(jù)設定的脈沖當量值計算出未經(jīng)修正的實際流量體積Q，并與測得的工況壓力P(設定平均壓力固定值或壓力傳輸器引入的被測當前壓力)、工況溫度T(設定平均溫度固定值或溫度傳感器引入的被測當前溫度)、壓縮ｚ(設定為固定值或輸入公式自動計算)、當?shù)卮髿鈮篜a，按(1)式進行軟件設計，使其自動計算出標準體積。它可與氣體渦輪流量計、腰輪流量計、漩渦流量計、膜式煤氣表等配合使用。
2天然氣標準孔板流量計及配套裝置
標準孔板測量流量是當氣體流經(jīng)孔板時，其前后產(chǎn)生的壓力不同，通過此壓力差來計算流量。標準孔板是符合GB/T2624-1993的標準節(jié)流裝置(標準孔板、噴嘴、文丘利管)的一種，有可靠的實驗數(shù)據(jù)。根據(jù)GB/T2624-1993設計、加工、安裝的標準孔板不必單獨校準或標定。
(1)節(jié)流裝置的流量計算公式：
ε---可膨脹性系數(shù)；
△P---節(jié)流件前后的壓差，Pa；
ρ---節(jié)流件上游側一定溫度、壓力下的密度，kｇ/m3；
ｄ---節(jié)流件開孔直徑，m；
β=ｄ/Ｄ---節(jié)流件的直徑比，Ｄ為管道內徑，m；
C---流出系數(shù)。與工作狀態(tài)下流束的摩擦阻力、渦流損失、收縮情況和取壓孔位置有關的修正系數(shù)，可采用實驗方法求得或用Stｏｌｚ方程計算給出。
(2)天然氣標準孔板流量測量的實用公式
天然氣采用標準孔板進行流量計量時，可按SY/T6143-1996進行流量計算，其標準體積流量計算的實用公式：
ＡS---秒計量系數(shù)，視采用計量單位而定，此式ＡS=3.1794×10-6，若以小時Ｈ為單位，需乘上3600。
C---流出系數(shù)；
Ｅ---漸近速度系數(shù)，
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