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(jié)構(gòu)中的比重逐年上升。發(fā)達(dá)國家一般已達(dá)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(yán)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(shè)，必將為我國經(jīng)濟(jì)、社會很環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生強(qiáng)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(mào)易計量分為體積計量、質(zhì)量計量和能量計量三種。工業(yè)發(fā)達(dá)國家質(zhì)量計量和能量計量兩種方法都在使用。我國天然氣貿(mào)易計量是在法定要求的質(zhì)量指標(biāo)下以體積或能量的方法進(jìn)行交接計量，目前基本上以體積計量為主。
按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[10],天然氣的標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)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(biāo)準(zhǔn)體積流量計算。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量流量，kg/s，質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)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(xué)溫度Tf和壓縮系數(shù)Zf進(jìn)行計算，其公式為
（3.40）
式中 Mm――天然氣的摩爾質(zhì)量，kg/kmol，參照標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的 pn、Tn、Zn替代即可。
因此，天然氣標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)A1.4條及公式（A8）計算（或按GB/T17747.1～3標(biāo)準(zhǔn)計算）；
Pn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)**壓力，Mpa，其值為0.101325；
Tn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)溫度，K，其值為293.15；
Zn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的壓縮系數(shù)，按SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)公式（A8）計算或按GB/T17747.1～3標(biāo)準(zhǔn)計算）。
②天然氣質(zhì)量流量計算。天然氣的質(zhì)量流量計算式為
qm＝qvfрf (3.42)
式中 qm――天然氣的質(zhì)量流量，kg/s，除由式（3.42）計算外，也可由質(zhì)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(jìn)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(yīng)有工作狀態(tài)下的**靜壓pf，熱力學(xué)溫度Tf和天然氣組分分析數(shù)據(jù)yi（組分摩爾分?jǐn)?shù)），按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計算天然氣的摩爾質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量乘以發(fā)熱量Hs來計算。
以標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)體積流量，由式（3.38）或式（3.41）所得結(jié)果；
Hsnv――單位標(biāo)準(zhǔn)體積的高位發(fā)熱量，MJ/m3，實測或計算。
以質(zhì)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(zhì)量流量，由式（3.42）所得結(jié)果；
Hsnm――單位質(zhì)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(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)使用直接測量不經(jīng)濟(jì)時，其結(jié)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(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。是采用水流式熱量計，由水流量穩(wěn)定調(diào)節(jié)、天然氣流量穩(wěn)定調(diào)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行全分析，然后進(jìn)行計算，各組分含量同各自發(fā)熱量的乘機(jī)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(zhì)量流量。如果要求得到天然氣的標(biāo)準(zhǔn)體積流量，還需得到標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(zhuǎn)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(yīng)盡量短、連接件、管線應(yīng)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(jīng)流量計的密度值相同，應(yīng)將密度傳感器的露出部分和流量計的上、下游適當(dāng)長度的管路進(jìn)行隔熱。
在線密度計應(yīng)有樣氣溫度測量，當(dāng)樣氣溫度同主管道中天然氣溫度有差異時，應(yīng)該用修正值進(jìn)行補(bǔ)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(jù)，測量出主管道內(nèi)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(zhì)量Mm按標(biāo)準(zhǔn)GB/T11602計算得到；工作狀態(tài)下壓縮系數(shù)Zf按標(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)綜合考慮其準(zhǔn)確性、可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性等因素后確定，過分追求高準(zhǔn)確度會增加不合理的費用
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