摘要(yào):爲了提高天(tiān)然氣附(fù)加值,各油(yóu)氣田(tián)紛紛采用深冷(lěng)方(fāng)式從(cóng)天然氣(qì)中分離出乙烷(wán)氣體作爲産品銷售(shòu)。但(dàn)乙烷氣體的(de)組分、密度與常規的(de)天然(rán)氣存在較大差(chà)異，緻使(shǐ)貿易交(jiāo)接計量沒(méi)有可參照的(de)國家及(jí)行業(yè)标準。爲了(le)提高(gāo)乙烷(wán)氣體計量的精(jīng)度,應(yīng)選擇(zé)正确的測(cè)量方法,通(tōng)過比(bǐ)較常(cháng)用 氣體流(liú)量計 的測(cè)量原(yuán)理,分(fèn)析了(le)壓縮(suō)因子計算的精(jīng)度對(duì)氣體(tǐ)體積測量精度的影(yǐng)響程度，最(zuì)終推(tuī)薦采用質量流(liú)星計進行乙烷(wán)氣體交接(jiē)計量;同(tóng)時結合質量(liàng)流星計的(de)工(gōng)作原理和現場實(shí)際使用(yòng)過程中(zhōng)的經驗,對質量(liàng)流量計 的檢定(dìng)、安裝(zhuāng)和使用(yòng)等(děng)環節提(tí)出合理化建議,以便爲更多天然氣附加産品的交接(jiē)計量提供技術支撐(chēng)。
　　乙(yǐ)烷(wán)與液(yè)化氣、穩定(dìng)輕烴和穩定凝析油(yóu)等原料相比，具(jù)有乙烯轉換率(lǜ),是優質的(de)乙烯原料。近年來各(gè)油田公司通過對油氣田産出(chū)的天然氣進行(háng)增壓深冷将乙烷氣體(tǐ)分離後(hòu)輸送(sòng)到煉化企(qǐ)業，作(zuò)爲乙(yǐ)烯生産的原料(liào),提高(gāo)天然氣的附加(jiā)價值。作爲交接(jiē)産品的管(guǎn)輸乙(yǐ)烷氣(qì)體其組分(fèn)、密度(dù)與管(guǎn)輸天(tiān)然氣存在較大差異。目前天然(rán)氣交接計量過(guò)程中執行(háng)國家(jiā)及行(háng)業标準不适用于乙烷氣體，需要(yào)探讨适(shì)合乙烷氣體交接計量的(de)測方(fāng)法，以(yǐ)确保乙(yǐ)烷氣體(tǐ)交接計量(liàng)數據正(zhèng)确、公平、公正(zhèng)。
1常用天然氣标準體積計算方(fāng)法
　　目前國(guó)際上天然氣貿(mào)易交(jiāo)接普遍采(cǎi)用超聲、 渦輪流(liú)量(liàng)計 、旋進旋渦(wō)、孔闆等計量儀(yí)表。其中超聲、渦輪、 旋進旋(xuán)渦流量計(jì)等計 量儀表(biǎo)直接(jiē)測量均(jun1)爲氣(qì)體(tǐ)的工(gōng)況(kuàng)體積量，然後通(tōng)過氣(qì)體方程公(gōng)式(1)對工況體積(jī)量vg進(jìn)行補償計(jì)算，最終換算爲(wèi)标準狀态下體積量v,進行交接(jiē)11。

　　式中:vn爲标(biāo)準狀(zhuàng)态下(xià)的體積，nm3;pn爲(wèi)标準(zhǔn)大氣壓力(lì)，0.101325pa;t.爲标(biāo)準狀态下(xià)的絕對溫度(293.15),k;z.爲(wèi)标準(zhǔn)狀态下的壓縮因子(zǐ);vg爲工(gōng)作狀态下的體積，m3;pg爲(wèi)工作(zuò)狀态(tài)下的絕(jué)對(duì)壓力，pa;tg爲工作狀态下(xià)的絕(jué)對溫度(273.15+t),k;t爲(wèi)被測(cè)介(jiè)質攝氏(shì)溫度,℃;zg爲(wèi)工作狀态下的(de)壓縮因(yīn)子。
　　gb/t21446--2008121《用标準孔闆測天然氣》中測(cè)量天然氣的質(zhì)量流量qm計(jì)算方(fāng)法如(rú)公式(shì)(2)和公(gōng)式(3)所示:

　　式中:qm爲天然(rán)氣的質量(liàng)流量，kg;c爲流(liú)出系(xì)數，與節流(liú)裝置(zhì)的幾(jǐ)何尺寸和(hé)雷諾數相關;b爲(wèi)直徑比(bǐ)，孔(kǒng)闆開(kāi)孔直(zhí)徑與(yǔ)上遊測量(liàng)管内徑之(zhī)比;ε爲可膨脹系(xì)數,對于給定的(de)計量裝置(zhì)該值(zhí)取決于流(liú)體靜(jìng)壓、孔闆前(qián)後差壓和等熵指數(shù);d爲孔闆(pǎn)開孔直(zhí)徑，m;△p爲孔闆前後(hòu)斷面差壓(yā)，pa,可以(yǐ)采用蹉壓(yā)變送(sòng)器正确(què)測量;ρ1爲(wèi)介質工作狀态下的密度,kg/m3。由公(gōng)式(3)計算(suàn)得出:

　　式(shì)中:m爲于空氣的(de)摩爾(ěr)質(zhì)量,值爲289626kg/kmol;g爲天然滇實相對密度;r爲通用(yòng)氣體常(cháng)數,值爲(wèi)0.00831451mpam3/(kmolk);ze爲于空氣在标(biāo)準參比條件下的壓(yā)縮因子，值(zhí)爲0.99963。
　　式(1)(2)(3)中(zhōng)ρn、tn、m、za、r、c、d、β等參數爲标(biāo)準大氣壓、絕對溫度(dù)、通用(yòng)氣體常(cháng)數等常數或(huò)與流量計尺寸相關的常(cháng)量，取值确定，不(bú)影響(xiǎng)計量值的(de)精度。而vg、pg、tg、zn、zg等爲變(biàn)量,其測(cè)量的精(jīng)度直接影響計量值(zhí)的精(jīng)度(dù)。gb18603《天(tiān)然氣(qì)計量(liàng)系統(tǒng)技術(shù)要(yào)求(qiú)》附錄(lù)a對以上變(biàn)量的(de)精度提出明确(què)的要求[3),具(jù)體(tǐ)要求見表1。
　　表(biǎo)中溫(wēn)度、勵、工作(zuò)條件(jiàn)下的(de)體積流量(liàng)均爲直接(jiē)測量(liàng)參數,并且可以通過(guò)選用(yòng)高精度的(de)測量(liàng)儀表降低測量(liàng)誤差。而氣(qì)體(tǐ)的(de)壓縮(suō)因子(zǐ)是一個(gè)非(fēi)直接(jiē)測量(liàng)量，其(qí)大小(xiǎo)與(yǔ)氣(qì)體的(de)組分、高位發熱量、相(xiàng)對密度、壓力和溫度等狀(zhuàng)态參數相關。
2壓縮因子(zǐ)對(duì)氣體(tǐ)标準(zhǔn)體(tǐ)積(jī)計算(suàn)的(de)影響(xiǎng)
　　目前國(guó)際上推薦(jiàn)采用(yòng)aga892dc和sgerg-88方(fāng)程計算工作狀态(tài)下天然(rán)氣壓縮因(yīn)子。我(wǒ)國起草發(fā)布《天(tiān)然氣壓縮(suō)因子(zǐ)的計算》gb/t17747--2011也(yě)采用(yòng)以上(shàng)兩種不同(tóng)方法計算天然(rán)氣壓(yā)縮因子。國(guó)際上多數流量(liàng)計生(shēng)産廠(chǎng)家在(zài)流量計(jì)算(suàn)機中(zhōng)置入以上兩種(zhǒng)壓縮因子計算軟件(jiàn)。但是兩種(zhǒng)壓縮(suō)因子(zǐ)計算方法(fǎ)對(duì)管(guǎn)輸天(tiān)然氣的(de)組成範(fàn)圍有所限(xiàn)制，當(dāng)天然氣中乙烷(wán)含量超出20%後,計(jì)算的(de)壓縮因子不确(què)定度20.5%。通常(cháng)管(guǎn)輸乙烷(wán)氣體(tǐ)中乙烷含量≥95%,遠(yuǎn)遠超出(chū)aga8-92dc和sgerg-88方程的适用範(fàn)圍。壓(yā)縮因子計(jì)算的不(bú)确(què)定度難以(yǐ)估算(suàn),直接影響交接(jiē)計量(liàng)的不(bú)确定度(dù)。
3質(zhì)量流(liú)量計(jì)工(gōng)作原理
　　由于乙烷(wán)氣體(tǐ)壓縮因(yīn)子(zǐ)計算(suàn)的不确定(dìng)度難(nán)以估(gū)計，因此在(zài)流量計(jì)選型過(guò)程中應(yīng)該避開(kāi)壓縮因子計算(suàn)過程(chéng)，建議(yì)選擇(zé)科裏奧利質量(liàng)流量(liàng)計計量乙(yǐ)烷氣(qì)體。
　　科(kē)裏奧利質量流星計(jì)(簡稱科氏力流(liú)星計)是(shì)一種利用流體在(zài)振動(dòng)管中流(liú)動而産(chǎn)生與質(zhì)量(liàng)流量成正比的(de)科裏(lǐ)奧利力的(de)原理來直接測量質(zhì)量流量的(de)儀表(biǎo)。流量計由振動管、電磁驅動器(qì)和檢測器組成(chéng)。振動(dòng)管(測量管(guǎn)道)是(shì)敏感器件(jiàn),有u形、0形、環形、直(zhí)管形及螺(luó)旋形等幾(jǐ)種(zhǒng)形狀,振(zhèn)動管有單管、雙(shuāng)管和(hé)多管等形(xíng)式，但(dàn)基本(běn)原理(lǐ)相同。
　　u形管式科(kē)氏力(lì)流量計的(de)測量原理(lǐ)如圖1所示。u形管(guǎn)的兩(liǎng)個開口(kǒu)端固定(dìng)，流體由此流入(rù)和流出。u形管頂(dǐng)端裝(zhuāng)有(yǒu)電磁驅(qū)動器，用于驅動(dòng)u形管沿垂直(zhí)于(yú)u形管所在(zài)平面的方(fāng)向(xiàng)以0-0爲軸(zhóu)按固有頻(pín)率振動。u形管(guǎn)的振動(dòng)迫使管中流體(tǐ)在沿管(guǎn)道流動(dòng)的同時又随管(guǎn)道作(zuò)垂(chuí)直運動(dòng)，此時(shí)流體将受(shòu)到科(kē)氏力的作(zuò)用，同時流(liú)體以(yǐ)反作用(yòng)力作用于u形管。流(liú)體在(zài)u形管(guǎn)兩側(cè)的流(liú)動方向相反，所(suǒ)以作用于(yú)u形管(guǎn)兩側(cè)的科氏力(lì)大小(xiǎo)相等方向相(xiàng)反，從而(ér)使u形管受(shòu)到(dào)一(yī)個力矩的作用(yòng)，使得振動管繞r-r軸産(chǎn)生扭(niǔ)轉(zhuǎn)變形，該(gāi)變形(xíng)量(liàng)的大小(xiǎo)與通過(guò)流量計的質(zhì)量(liàng)流量具(jù)有确定的(de)關系。檢測(cè)器測得這(zhè)個變彩量，即可(kě)測得(dé)管内(nèi)介(jiè)質(zhì)的質量流量。

　　科裏奧利(lì)流量計可(kě)以将被(bèi)檢(jiǎn)測(cè)的(de)流體(tǐ)質(zhì)量流量(liàng)直接(jiē)體現出來(lái),質量作爲(wèi)物質(zhì)本身的屬(shǔ)性其(qí)大小不随(suí)溫度(dù)、力等參數改變(biàn)而改變,計量數(shù)據可直接(jiē)用于供需雙方交接(jiē)計量。此外可以(yǐ)正确測量(liàng)氣體(tǐ)組分，采用(yòng)gb/t11062-2014《天然氣發熱量、密度(dù)、相對密度和沃(wò)泊指數的計算(suàn)方法》正(zhèng)确計算乙烷(wán)氣體标準(zhǔn)狀況(kuàng)下的密度(dù)，進而得到氣體(tǐ)标準(zhǔn)狀況下的(de)體積流量(liàng)，甚至熱:值流(liú)量。
4存在(zài)的問(wèn)題及建議(yì)
4.1檢定問題
　　由于(yú)氣體(tǐ)實流檢定成本高，送(sòng)檢周(zhōu)期長，因(yīn)此質量流量計的用戶(hù)通常(cháng)選擇(zé)采用(yòng)液體(水(shuǐ))對(duì)流量計進行檢(jiǎn)定/校準。針對液(yè)體檢(jiǎn)定的數據(jù)是否(fǒu)能夠(gòu)真實反映(yìng)氣體(tǐ)介質(zhì)運行工況下(xià)
的計量性能(néng)，在設備投(tóu)用前分别(bié)采用(yòng)水(shuǐ)和(hé)天(tiān)然(rán)氣兩(liǎng)種介質對(duì)相同(tóng)型号的2台流量(liàng)計進行了(le)檢定(dìng)。試驗(yàn)數據如表(biǎo)2所示。
由表(biǎo)2可知(zhī):
(1)同-台質量流量計用于(yú)液(yè)體計(jì)量的精度要高(gāo)于氣體(tǐ)計(jì)量的精度。主(zhǔ)要原因(yīn)是氣體的密度(dù)要遠(yuǎn)低于(yú)液體(tǐ)密度，因(yīn)此(cǐ)計量氣體時，瞬時流(liú)量(liàng)通常低于流量計最大量程的
1/3,超出計(jì)量儀(yí)表的(de)最(zuì)佳運行(háng)範圍(wéi)。
(2)循環(huán)水标定的(de)數據如不(bú)超出流量計的精度(dù)等級(jí)的要求，氣體(tǐ)校(xiào)準的(de)數據(jù)也能保持(chí)在測量氣體規(guī)定的(de)精度等級(jí)範圍内。建(jiàn)議計量乙(yǐ)烷氣體的(de)質量流量計在不具備實流檢(jiǎn)定條件的(de)情況下，可采(cǎi)用循環(huán)水進行檢定/校(xiào)準，但檢(jiǎn)定(dìng)和校(xiào)準的流量點應(yīng)接近實際運行(háng)工況下(xià)的(de)質量流量，并(bìng)按照液(yè)體計(jì)量精度等級的要(yào)求進行(háng)評價(jià)[81。
4.2消除安(ān)裝(zhuāng)應力
　　由于(yú)管道(dào)伸縮變形(xíng)會造成應力(lì)，使得傳(chuán)感器零點發生(shēng)變化，影響測量(liàng)精度。因(yīn)此(cǐ)質量(liàng)流量(liàng)計(jì)在安裝(zhuāng)過程應注意以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)點:.
(1)傳感器(qì)的安裝位(wèi)置避(bì)開由于(yú)溫度變(biàn)化可能(néng)弓(gōng)|起伸(shēn)縮和(hé)變形(xíng)較大(dà)的工藝(yì)管段。
(2)傳感器(qì)安裝(zhuāng)法(fǎ)蘭(lán)必須(xū)與管道法蘭同軸(zhóu)連接以(yǐ)減小(xiǎo)安裝應力(lì)，保證(zhèng)測(cè)量精度(dù)。
(3)應保(bǎo)證與(yǔ)傳感(gǎn)器上遊、下(xià)遊鏈(liàn)接的(de)管道有穩(wěn)固支(zhī)撐物(wù)，支撐(chēng)杆應(yīng)以傳感器爲中(zhōng)心對(duì)稱分(fèn)布，支撐(chēng)杆與基(jī)礎牢(láo)固連接。傳(chuán)感器安裝位置(zhì)附近(jìn)管(guǎn)道(dào)線上(shàng)的閥]或泵都(dōu)需(xū)要有(yǒu)其
自己的(de)支撐物(wù)，不(bú)與傳(chuán)感器共用同一(yī)支(zhī)撐物(wù)。
(4)爲(wèi)消除(chú)安裝(zhuāng)應力，安裝(zhuāng)傳感器時應先(xiān)配管，将工藝管(guǎn)線、閥(fá)門與傳感(gǎn)器(qì)整體預先安(ān)裝好并吊裝，再将其與(yǔ)工藝主(zhǔ)管線焊接(jiē),焊接(jiē)時應(yīng)使傳感器、閥門及工(gōng)藝主(zhǔ)管線處(chù)于同鉛垂面内。

4.3壓力補償
　　力(lì)影(yǐng)響(xiǎng)定義(yì)爲過程(chéng)壓(yā)力偏離檢(jiǎn)定/校準壓(yā)力而引起(qǐ)的(de)傳(chuán)感器靈(líng)敏(mǐn)度的(de)變化(huà)101。流(liú)體(tǐ)過程(chéng)壓力(lì)增(zēng)大會使(shǐ)測量振動(dòng)管呈(chéng)繃緊現象,這種(zhǒng)壓力效應雖然影響量(liàng)很小，但(dàn)是當(dāng)使用(yòng)時過程壓力與标定(dìng)壓力相差(chà)很大(dà)時，對于(yú)高(gāo)精度(dù)質量流(liú)量計精度的影響還是(shì)不容忽視的，尤(yóu)其是對于管徑大、測(cè)量管(guǎn)壁厚(hòu)小的質量流量(liàng)計影響更(gèng)大。
　　日常工作(zuò)中的壓(yā)力補償方法有(yǒu)流量系數标定(dìng)法、靜(jìng)态壓力補(bǔ)償法和動态壓(yā)力補(bǔ)償法。具體(tǐ)方法可(kě)以根據(jù)現場(chǎng)的(de)運(yùn)行工(gōng)作，參(cān)照廠家的(de)說明書(shū)進(jìn)行補(bǔ)償(cháng)。對于(yú)運(yùn)行壓(yā)力相對穩定的計量工藝(yì)，可采(cǎi)用靜态壓(yā)力補(bǔ)償法(fǎ)。根據廠家(jiā)提供(gòng)的流量計(jì)産品樣本,可(kě)以(yǐ)查閱到需(xū)要進(jìn)行靜(jìng)态壓力補償的(de)流量計型号，并(bìng)粗分(fèn)别找(zhǎo)出壓力對(duì)流(liú)量和密度影響的系數,然後(hòu)用h
hart手(shǒu)抄器 或(huò)prolinki12.0軟件寫(xiě)入流量計。
4.4避免(miǎn)雜質聚集
　　測量管内壁磨(mó)損腐(fǔ)蝕或沉積結垢(gòu)會影(yǐng)響測量精(jīng)度,對(duì)于(yú)計量介(jiè)質爲氣體的質量流量(liàng)計(jì)應采(cǎi)用外(wài)殼(ké)朝(cháo)上水(shuǐ)平安(ān)裝、傾斜45°或垂直安裝(zhuāng)傳感(gǎn)器3種(zhǒng)方式(shì)，如圖(tú)2所示,避免(miǎn)冷凝(níng)液聚(jù)積(jī)在傳感(gǎn)器振(zhèn)動管(guǎn)内。

4.5避免天(tiān)然氣(qì)冰合(hé)物
　　在一定(dìng)壓力、溫度下(xià)，天然氣中的某些(xiē)成分與水(shuǐ)生成(chéng)一種外形(xíng)像冰(bīng)的籠形化(huà)台物。氣體壓力(lì)的波動、流速突(tū)變産生攪動會加速(sù)水合(hé)物的(de)形成(chéng)，氣體(tǐ)的相(xiàng)對密(mì)度越大生(shēng)成水合物(wù)的溫(wēn)度範(fàn)圍越寬。科(kē)裏奧(ào)利質(zhì)量流(liú)量計振動管内(nèi)徑細小(xiǎo)，在(zài)管路中屬(shǔ)于(yú)節流元(yuán)件,對氣流(liú)有一定的擾動(dòng)，乙烷(wán)氣體相(xiàng)對(duì)密度(dù)較天然大(dà)，在計(jì)量裝置前後很(hěn)容易(yì)形(xíng)成(chéng)水合物阻塞(sāi)管(guǎn)路。因(yīn)此在(zài)設(shè)計過程(chéng)中應(yīng)盡(jìn)可(kě)能減(jiǎn)少計量線路中(zhōng)阻流件的(de)設(shè)置(zhì),必要(yào)時需要對(duì)流量計(jì)進(jìn)行保溫，避(bì)開(kāi)水合物(wù)形(xíng)成的溫(wēn)度及(jí)壓力範圍。
5結束(shù)語
　　乙烷(wán)交接計(jì)量目(mù)前(qián)尚(shàng)無可(kě)以遵循(xún)的國家或行(háng)業标(biāo)準，syt6659--2016《用(yòng)科裏奧利(lì)質(zhì)量(liàng)流量(liàng)計測量天(tiān)然氣流量》标準(zhǔn)中規(guī)定适用的(de)天然氣相對密(mì)度範圍爲0.554~0.870，商品乙烷氣體(tǐ)的相(xiàng)對密(mì)度超(chāo)出了(le)該範圍，被排除在标(biāo)準的适用(yòng)範圍外。但(dàn)是該(gāi)标準(zhǔn)在質量轉(zhuǎn)換體積量的計(jì)算方法并不涉(shè)及壓縮因(yīn)子的(de)計算,從理論上(shàng)講對氣體的真(zhēn)實相(xiàng)對密度不(bú)應該有所限制。如果将(jiāng)該标準(zhǔn)=氣體的适用範(fàn)圍擴大,乙(yǐ)烷交(jiāo)接計(jì)量就有據(jù)可循了(le)。
　　乙烷氣(qì)體交(jiāo)接計量的(de)測量方(fāng)法不應(yīng)僅局(jú)限于質量流量計的測量(liàng)方法(fǎ)，可(kě)以(yǐ)進一(yī)步(bù)探(tàn)索(suǒ)乙烷t氣(qì)體壓縮因(yīn)子(zǐ)計(jì)算方(fāng)法(fǎ)，對(duì)gb/t17747适用(yòng)範圍進(jìn)行補充，從而(ér)爲乙烷氣(qì)體交接計量器(qì)具選擇的多樣(yàng)性提供技術支撐。

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