影响天然气计量系统误差的分析与解决方法
时间：2021-02-10 04:02:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
[摘 要]天然气是当今世界重要的能源之一，和欧美等发达地区相比我国天然气发展相对较晚，天然气计量问题一直以来是业界探讨的核心话题之一，本文简述了天然气计量的概况，结合计量误差成因的客观分析，通过对国内外计量现状的对比提出了减少误差的有效措施，并作出了能源计量方式的展望。
[关键词]天然气 计量 误差分析 解决方法
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0023-01
1 概述
天然气是含有甲烷、乙烷、氮气、二氧化碳等烃类和非烃类气体的混合物，其组成成分含量不一，各个国家和地区有着自己不同的标准，也正因为如此，甚至在同一个国家的不同地区之间的天然气计量方式有差异的时候，其贸易结算锁产生的经济纠纷和损失便随之产生了，各种各样的流量计量系统随之推出，但仍旧未能解决根本，不同的计算方法和各式流量计之间的相互换算和使用，使得整个计量系统的误差问题越发根深蒂固的扎在行业人员的日常运作中。作为当今优秀的化工原料和能源，天然气计量的问题需要从根本上解决。
2 国内外天然气计量现状
2.1 天然气计量欧美先行，在美国以孔板为主，加拿大则大部分采用涡轮流量计，而欧洲主要使用腰轮、涡轮流量计，在采用普通流量计来计量的时代，70年代以孔板使用率最高，80年代涡轮流量计占主导，而到了90年代超声流量计成为了天然气计量系统的生力军，尤其对于贸易天然气的计量，越来越受到各个国家和地区的重视与关注。
2.2 我国的天然气储备主要分布在新疆、四川等地，天然气计量相对发达国家起步较晚，约近90%的仪表选型为孔板，采用几何检定方法。70年代以来，国内参照国外的部分系列标准，结合本土天然气计量的实际情况，在天然计量气仪表的设计选型、安装、使用、维护、管理和气质分析等方面作了相应的研究与总结，并取得了适合于我国现况的计量依据和重要结论，并进一步对复杂的工况和现场阻力件影响通过生产实践总结摸索出一些有实用价值的成熟经验，例如《天然气流量的标准孔板计量方法》（SY/T6143-1996）标准等，但对于精确计量水平，与国外先进理念和技术相比较仍然存在一定的差距。最近几年来，我过大规模应用的孔板节流装置以及其二次仪表双波纹管差压计计量技术的快速发展，由于其本身存在的部分缺陷（例如现场阻力件组合形式远比标准规定的形式要多，孔板在实际的长期使用中腐蚀、受损，气量波动较大、变化率高的状况无法良好适应等情况），这给计量工作者带来了新的研究方向。我国天然气计量技术取得了以下一些新的进展。
2.2.1高压大流量计量技术
随着我国对国外天然气超声流量计的快速发展的关注与跟进研究，90年代末，由国家原油大流量计量站成都天然气流量分站为试点，对美国Daniel、荷兰Instromet等生产的气体超声流量计进行了实流测试，得出气体超声流量计干校后仍需实流检定和周期送检等重要结论。
2.2.2中小流量的智能流量计应用
中低压和中小流量条件下部分现场流量波动幅度相对较大，孔板计量准确性不高，国内推出智能涡轮流量计、漩进旋涡流量计，这几类流量计能在线采集温度、压力、标定和工况流量，自动进行温度、压力补偿，而且能够实时修正压缩因子。
2.2.3孔板节流装置
90年代末，我国对天然气计量装置进行了改造，在实践运营中逐步采用温度变送器、智能压力变送器，并逐步淘汰掉双波纹管差压计，取而代之的是流量计算机，真正意义上实现了计量自动化。整个变送器系统稳定性强、准确度高、故障诊断和校验功能也很实用。
3 误差成因分析
3.1 天然气贸易计算标准
当前采用的标准参比条件下的标准状况体积作为贸易单位，此标准状况体积是通过理想气体方程式和压缩因子的修正计算得到的公式如下：
其中下标s代表standard标准，下标a代表acturl工况，、为压力变送器和RTD的实测数据，和为流量计算机内设定的定值（=101.325KPa，=20℃）
由于天然气工况体积、压力、温度等输入值均存在误差，经过复杂的运算后标准状况的体积是难以计算的。再加上在实际天然气流量的测量过程中，与之关联的压力、温度、湿度等有关的标准参比条件多种多样，贸易天然气交易各方采用不同参照比的条件不同造成计量误差。
3.2 天然气自身特性引起的，因涡轮表安装错误引起的误差
3.2.1喷流，由于计量表上游有突出的阻碍物或安装错误导致天然气流速分配的不均匀，此时表内转子即与撞击它上面的最高流速的气流发生推动作用致使转速增加，从而产生偏大的误差。
3.2.2旋流，与喷流的成因类似而使气流在切线方向产生加速度，旋流产生的误差是正负不定的随机误差。
3.2.3脉动流，涡轮表附近的往复式压缩机、减压器、工作管道等造成的振动，尤其是共振，给涡轮表引起正误差。
以涡轮表为例，一般流量计是由工况流量变送器、压力变送器、温度变送器、流量积算仪及传输导线组成。每一种变送器只是在其测量范围的某个区段内能够达到其标定的测量精度值，其它区段的测量精度可能有所变化。其中任何一种变送器存在误差，即可导致整体的计量误差。上述母站和子站即使是安装同样的流量计，并且测量精度也相同，由于其实际测量值落在不同的精度段，即可造成计量误差。由于子站的输出流量较小，可能实际流量在流量计量程的下端，误差加大，造成燃气量减少。故母站和子站间的流量误差主要来自流量计的计量误差。
3.3 人的主观因素产生误差
3.3.1仪表选型不匹配，仪表量程与实际计量的量的大小不对应，过大或过小都将引起计量的误差。另外仪器在生产过程中就产生了最大的允许误差，这是无法避免的，由仪表的生产工艺和仪表自身工作原理来决定的。例如使用广泛的涡轮、孔板流量计以及超声波流量计，出厂允许的最大误差就为±0.5%和±1.0%不等。
