天然氣流量計量技術(shù)發(fā)展現狀與方向
(大慶油田天然氣分公司銷(xiāo)售中心 黑龍江省大慶市 163000)
摘要:隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,天然氣工業(yè)不斷壯大。天然氣在生產(chǎn)、輸送、銷(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節都需要進(jìn)行流量計量。本文介紹了天然氣流量計量的技術(shù)現狀,對幾種常見(jiàn)流量計量方式的原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析,并根據天然氣工業(yè)發(fā)展需求,對天然氣流量計量技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。
關(guān)鍵詞:天然氣;流量計量;原理;優(yōu)缺點(diǎn);發(fā)展趨勢
1.天然氣計量技術(shù)現狀和精確計量的重要性
1.1 我國天然氣計量技術(shù)現狀
我國天然氣藏主要分布在四川、長(cháng)慶、新疆,天然氣計量技術(shù)起步晚,多年來(lái)一直以體積流量為結算依據,以20℃、1個(gè)標準大氣壓為天然氣計量的標準狀態(tài)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,我國參照國外系列標準,結合自己的實(shí)際情況,進(jìn)行了新型計量?jì)x表的研制,提高了儀表的測量精度、可靠性,并且在天然氣儀表的選擇、使用、安裝、維護、管理、氣質(zhì)分析等方面作了相應的工作,得出一些較重要的結論,同時(shí)對現場(chǎng)阻力件,復雜工況的影響,摸索出了一些成熟的經(jīng)驗。盡管如此,我國天然氣計量總體水平與國際先進(jìn)水平仍然存在顯著(zhù)差距,在設計、安裝等過(guò)程存在不符合標準的情況,計量?jì)x表合格率低,儀表缺少通用性、互換性好的智能型二次儀表等差。
1.2 天然氣精確計量的重要性
隨著(zhù)天然氣市場(chǎng)和業(yè)務(wù)的拓展,各公司之間的競爭將日益加劇,很顯然,快速、經(jīng)濟地獲取、處理和分析天然氣計量信息將有效地降低輸氣公司的成本,提高服務(wù)質(zhì)量,從而在市場(chǎng)競爭中獲得更大的市場(chǎng)份額。因此,對天然氣計量技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行預測和研究具有非常重要的現實(shí)意義。
因此,對天然氣進(jìn)行精確、實(shí)時(shí)、經(jīng)濟地計量變得更加重要。這主要體現在:①精確計量。能保證在輸氣監測站上進(jìn)行公平公正的交易,有效地管理天然氣的供給和消費,控制天然氣的庫存量,最大限度地降低輸差,避免輸氣監測的爭端,提高服務(wù)質(zhì)量。②實(shí)時(shí)計量。有助于輸氣公司優(yōu)化管線(xiàn)的運營(yíng),最大限度地提高系統的生產(chǎn)能力,對市場(chǎng)變化作出快速反應。③經(jīng)濟計量。符合效益最大化的經(jīng)營(yíng)理念的要求。天然氣計量系統的投資和運行維護費用決定了天然氣計量的成本。采用先進(jìn)的計量技術(shù)是降低天然氣計量成本的重要途徑。
2 常用流量計技術(shù)原理及優(yōu)缺點(diǎn)
2.1 孔板流量計
(1)孔板流量計技術(shù)原理??装辶髁坑嬍且粤髁渴睾愣珊土鲃?dòng)連續性方程為基礎,當氣體流經(jīng)節流裝置時(shí),流束在孔板處形成局部收縮,從而使流速增加,靜壓力降低,在孔板前后產(chǎn)生靜壓力差( 差壓),氣流的流速越大,孔板前后產(chǎn)生的差壓也越大,從而可通過(guò)測量孔板前后差壓來(lái)計量天然氣流量。
(2)孔板流量計優(yōu)缺點(diǎn)??装辶髁坑媰?yōu)點(diǎn)表現在:適用于較大口徑管道的計量,結構簡(jiǎn)單,安裝容易,無(wú)可動(dòng)部件,性能可靠,耐用,應用歷史悠久,標準規定最全,按標準制造的孔板不需要標定,價(jià)格便宜;缺點(diǎn)是壓損大時(shí)不適宜長(cháng)輸管線(xiàn)計量,量程比小,前后直管段要求長(cháng),占地面積大,輸出信號為模擬信號,重復性不高,對整套流量計的精度影響因素多且錯綜復雜,很難提高測量精度。盡管孔板流量計計量已經(jīng)是一項成熟的技術(shù),但對于如何確定和減少天然氣計量誤差仍然需要進(jìn)行革新和改進(jìn)。在實(shí)際生產(chǎn)中通常采用流量調節器來(lái)減少孔板上游管線(xiàn)安裝質(zhì)量對計量精度的影響。
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2.2 渦輪流量計
(1)
渦輪流量計技術(shù)原理。利用氣體推動(dòng)流量計轉子轉動(dòng),通過(guò)測轉子轉動(dòng)次數來(lái)計量氣體流量。
(2)渦輪流量計優(yōu)缺點(diǎn)。渦輪流量計優(yōu)點(diǎn)表現在測量精度高,一般渦輪不確定度為0.5%~1.0%,精選渦輪可達到0.25%,測量范圍寬,量程比可達1:30,輸出為脈沖頻率信號,便于和計算機配套,結構緊湊輕巧、安裝維護方便。缺點(diǎn)。有可動(dòng)部件,易于損壞,抗臟污能力差,對介質(zhì)的干凈程度要求高。與孔板流量計一樣,渦輪流量計也是一項比較成熟的技術(shù)。
其技術(shù)發(fā)展主要體現在以下幾個(gè)方面:通過(guò)改變轉子的幾何形狀擴大流量計的使用流量范圍,改善旋轉部件的耐磨性,以增加其使用壽命,通過(guò)機載微處理器等電子元件隨時(shí)監測流量計的使用情況。
2.3 超聲波流量計
(1)超聲波流量計原理。超聲波流量計由超聲波轉換器將電能轉換為超聲波能量,以一定的方式發(fā)射并穿過(guò)被測流體,接收器接收到超聲波信號,供顯示積算儀顯示和積算,實(shí)現流量的檢測顯示。
(2)超聲波流量計優(yōu)缺點(diǎn)。超聲波流量計優(yōu)點(diǎn)有:工作原理簡(jiǎn)單,有望成為基準流量計,測量精度高,可達0.5%,量程比大,能實(shí)現雙向流量計量,可精確測量脈動(dòng)流,適應性強,占地少,無(wú)可動(dòng)部件,堅固耐用,可直接進(jìn)行清管作業(yè),不受壓力、溫度、相對分子質(zhì)量、氣體組分變化的影響;超聲流量計缺點(diǎn)有:價(jià)格昂貴,只適合于大、中口徑,對上下游直管段長(cháng)度等有要求。
2.4 其它類(lèi)型流量計量技術(shù)
互補式氣體流量計作為一種可替換的計量技術(shù)已逐步引起了人們的注意。這種流量計在液體流量測定方面已經(jīng)用了很長(cháng)時(shí)間,而且用得十分成功,但在輸氣管線(xiàn)的流量測定方面的使用經(jīng)驗還甚少。這種流量計的基本構型有兩種,即直管式和曲管式,主要適用于高壓、低容量的輸氣管場(chǎng)合,目前尚處于實(shí)驗階段。還有幾項可供選擇的氣體流量測定技術(shù)也正處在不同的開(kāi)發(fā)階段。如使用激光技術(shù)的光測法等。
3 天然氣流量計發(fā)展趨勢
隨著(zhù)我國天然氣工業(yè)越來(lái)越國際化,天然氣計量技術(shù)與國際接軌也顯得越來(lái)越重要。綜合分析表明,天然氣計量技術(shù)的發(fā)展將體現在以下幾個(gè)方面:
3.1 計量方式由體積計量向能量方式轉變
天然氣的能量計量是在體積測量的基礎上,再配備天然氣發(fā)熱量的測量裝置。在天然氣貿易計量中,以能量的方式進(jìn)行結算是最公平的方法。我國已有一些天然氣計量站配備天然氣在線(xiàn)分析系統,它可提供天然氣組成和發(fā)熱量的數據,由化驗室的氣相色譜儀分析天然氣組成,氣相色譜儀每次使用前用標準氣體進(jìn)行校準,最后以能量計量方式進(jìn)行天然氣的計量交接。
3.2 計量技術(shù)的自動(dòng)化、智能化和遠程化
對于整個(gè)天然氣計量系統,流量計只是提供氣體測量數據系統的一部分, 除此之外, 還有能提供補充測量數據的輔助儀表系統( 如壓力傳感器、溫度傳感器、氣體密度計、氣相色譜儀等),以及能按標準程序記錄、儲存和傳輸測量數據的計算數據收集和傳輸系統,甚至計算機網(wǎng)絡(luò )。隨著(zhù)電子技術(shù)、計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,天然氣計量已逐步向在線(xiàn)、實(shí)時(shí)、智能、實(shí)流檢定發(fā)展, 同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現遠程化通訊、控制和管理。
3.3 檢定方式、量值溯源從靜態(tài)單參數向動(dòng)態(tài)多參數溯源發(fā)展
隨著(zhù)國內外實(shí)流檢定技術(shù)的成熟,天然氣流量量值溯源正逐步向實(shí)流檢定方向發(fā)展, 即以實(shí)際天然氣介質(zhì)、在接近實(shí)際現場(chǎng)工況等條件下對流量的分參數如壓力、溫度、氣質(zhì)組分和流量總量進(jìn)行動(dòng)態(tài)量值溯源。
4 結束語(yǔ)
隨著(zhù)我國天然氣工業(yè)的迅速發(fā)展,天然氣計量與國際接軌已經(jīng)成為一種必然趨勢。天然氣流量計量是企業(yè)進(jìn)行貿易交接、經(jīng)濟分析和降低運行成本的主要因素,因此,需要加強對新型計量?jì)x表的研制,把握天然氣計量技術(shù)的發(fā)展趨勢,不斷提高儀表的測量精度、可靠性及智能化程度,為企業(yè)發(fā)展提供技術(shù)保障。
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