随着國内天然(rán)氣市場需求不斷增加，天然氣(qì)對(duì)外依存度(dù)持續走高(gāo)，對國内天然氣(qì)的自采量(liàng)增幅(fú)提出了(le)更高的要求(qiú)。山西的非(fēi)常規天然(rán)氣資源總(zǒng)量約占全(quán) 國的(de)1/3，煤層氣資(zī)源豐(fēng)富，2020年(nián)全省(shěng)煤層氣開(kāi)采量(liàng)達到1×1010m3/a，在2025年将達(dá)到2×1010m3/a。渦輪流(liú)量計 由流體推動葉(yè)輪 旋轉，從而産(chǎn)生與(yǔ)流量成正(zhèng)比的(de)電脈沖信(xìn)号，具有(yǒu)精度高(gāo)、重複性好(hǎo)、測量(liàng)範圍廣等諸多(duō)優點。在天(tiān)然氣(qì)計量的應用中(zhōng)，被測介質的黏度、密度、髒(zāng)污程(chéng)度、管道安(ān) 裝結(jié)構、脈動流和組(zǔ)分等在不(bú)同的(de)場所各不相同(tóng)，綜合各種影響(xiǎng)因素後對渦輪(lún)流量計的計量(liàng)準确度(dù)造成較(jiào)大影響。爲此，有必要結合(hé)實地(dì)情況采取(qǔ)必要的計(jì)量修(xiū)正措 施，确保渦輪流(liú)量計計量精(jīng)度(dù)，爲公平(píng)交(jiāo)易奠定堅實的基礎(chǔ)。
　　山西(xī)省a分輸站（上(shàng)遊供氣公司(sī)）自2011年開始向(xiàng)b分輸站(zhàn)（下(xià)遊(yóu)用氣(qì)公司(sī)）供(gòng)氣(qì)以來(lái)，供氣(qì)長期受正(zhèng)供銷差(chà)困擾，始(shǐ)終未得以(yǐ)徹底(dǐ)解決（a分輸 站至b分輸(shū)站(zhàn)長(zhǎng)輸管(guǎn)線長(zhǎng)度約爲2km）。爲此，以a分輸站長(zhǎng)期貿易計(jì)量交接的(de)渦輪流量(liàng)計爲對象進行(háng)研究(jiū)。該渦(wō)輪流(liú)量(liàng)計(jì)距離上遊非常近壓縮(suō)站(zhàn)僅7km，且地(dì) 形地勢(shì)特征高差較大(dà)，在全(quán)省非常規天然氣上下遊(yóu)計量交(jiāo)接中具(jù)有代表(biǎo)性(xìng)。綜合(hé)各種影響(xiǎng)因素(sù)的分(fèn)析可知，氣(qì)體組(zǔ)分(fèn)和脈動(dòng)流對計量(liàng)的精(jīng)度有(yǒu)較(jiào)大(dà)影響。本文通過實 際(jì)數據對比、aga8-92dc方法和脈動流定性(xìng)影響分析(xī)對計(jì)量偏差進行研(yán)究，是山(shān)西省非(fēi)常規天然氣公(gōng)平貿(mào)易的一項(xiàng)非常(cháng)有意義(yì)的(de)課題。
1渦輪(lún)流量計計(jì)量(liàng)和換算(suàn)原理(lǐ)
1.1計量(liàng)原理(lǐ)
　　流體(tǐ)通過渦輪(lún)流量計時，流速(sù)被轉換爲(wèi)渦輪(lún)的轉速，轉(zhuǎn)速再(zài)被轉(zhuǎn)換成與流(liú)量成正比(bǐ)的電(diàn)信号，非(fēi)常後在計數(shù)器(qì)上(shàng)進行顯示和累計。目前，絕大(dà)多數渦輪 流(liú)量計(jì)都爲(wèi)一體化智能流(liú)量計，除上(shàng)述機(jī)械計量部分外(wài)，還包(bāo)括1台體積(jī)計算儀，依據實(shí)測工況流量、取(qǔ)壓口(kǒu)實測壓力(lì)、測溫口實測溫(wēn)度及(jí)内(nèi)部(bù)設定(dìng)的一些固(gù)定參(cān)數 進行計算，将工況(kuàng)體積轉換(huàn)爲可貿易(yì)交接的天(tiān)然氣體積(jī)，其原理如(rú)圖1所(suǒ)示。

1.2換算(suàn)原理(lǐ)
1.2.1工作(zuò)條件(jiàn)下的(de)體積流量(liàng)計(jì)算(suàn)實用(yòng)公式
　　工作(zuò)條件(jiàn)下的(de)體積流量(liàng)計算(suàn)實用公式如式(shì)(1)所示：

　　式(1)中，qf爲工作條件下(xià)的體積(jī)流量，m3/s；f爲(wèi)輸出工作(zuò)頻率(lǜ)，hz，由頻率計采集(jí)；k爲系數，m-3，可按流量計銘牌給定(dìng)值。

1.2.2标準參比條(tiáo)件下(xià)的體(tǐ)積流(liú)量換算(suàn)實用公(gōng)式
　　标準參比條(tiáo)件(jiàn)下(xià)的(de)體(tǐ)積流量換(huàn)算實用公(gōng)式如式(2)所(suǒ)示：

　　式(2)中，qn爲标(biāo)準(zhǔn)參比(bǐ)條件(jiàn)下(xià)的體積(jī)流量，m3/s；pf爲工作條(tiáo)件下的絕(jué)對靜(jìng)壓力，mpa；pn爲标準參(cān)比條件(jiàn)下的絕對靜壓(yā)力， mpa；tn爲标(biāo)準參比條件下的熱(rè)力(lì)學(xué)溫度(dù)，k；tf爲工作條(tiáo)件下(xià)的氣(qì)體絕對溫(wēn)度，k；zn爲标準(zhǔn)參比條件下(xià)的(de)氣體(tǐ)壓縮因子；zf爲工作條件下的氣(qì)體壓縮(suō) 因(yīn)子。
　　工作條件下的壓(yā)力和溫度的準确度取決于(yú)測(cè)量儀表。标(biāo)準參(cān)比條(tiáo)件(jiàn)下的絕(jué)對靜(jìng)壓力(lì)爲101.325kpa，熱(rè)力學溫度爲293.15k。輸(shū)出工作 頻(pín)率由頻率(lǜ)計采(cǎi)集得(dé)到。在不考慮測量儀(yí)表測量誤差的基礎(chǔ)上，研(yán)究範圍可(kě)進一(yī)步縮小，可主要(yào)從天然氣組分對計量(liàng)的影響和脈(mò)動(dòng)流對計(jì)量的影響(xiǎng)兩(liǎng)方面進(jìn)行(háng)研(yán)究 [1]。
2天(tiān)然氣組分對計量的影響
2.1條件(jiàn)設定(dìng)
　　非(fēi)常(cháng)規天(tiān)然氣(qì)與天然氣(qì)相同，也是一種混合(hé)物，主要成(chéng)分是烷烴，絕大多數(shù)是ch4，也(yě)含有(yǒu)少量非烴類氣(qì)體，其(qí)組分在各采氣區(qū)各不相(xiàng)同，但作爲(wèi)影 響(xiǎng)氣體壓縮因子(zǐ)的因(yīn)素之一(yī)，目(mù)前在山(shān)西省的(de)計量交接點處(chù)很少進行在線分析，一(yī)般是在(zài)體積計(jì)算儀(yí)中(zhōng)輸入(rù)默認(rèn)組分(fèn)比例作爲(wèi)換算(suàn)的依據(jù)（設計組(zǔ)分）。
　　氣體壓縮因(yīn)子zn在标準參比(bǐ)條件(jiàn)下(xià)受(shòu)介質(zhì)組分(fèn)變(biàn)化影響(xiǎng)極小（近(jìn)似(sì)于1），但在高壓輸氣條(tiáo)件下，工作(zuò)條件下的氣體壓縮因子zf受(shòu)組分影(yǐng)響會發(fā)生(shēng) 較大變化。山西省非(fēi)常規(guī)天然氣的(de)組分與典(diǎn)型的(de)天然氣(qì)組分（設(shè)計組分）相(xiàng)比有(yǒu)較(jiào)大變化(huà)，在高(gāo)壓輸(shū)送計量中，氣體(tǐ)壓縮因子(zǐ)的變化對計量(liàng)準确(què)度的影響(xiǎng)已(yǐ)超(chāo)出(chū)了(le)其 本(běn)身的計量精度，其影響不可忽(hū)略。a分輸(shū)站2020年9月(yuè)24日11:06的(de)運行參數(shù)如表1所示。

2.2組分(fèn)數據
　　設(shè)計(jì)組分(fèn)選取典型(xíng)天然(rán)氣組(zǔ)分，如表2所(suǒ)示。非常規(guī)天然(rán)氣實際(jì)組分以(yǐ)a分輸(shū)站曆年實(shí)際氣質(zhì)檢測報告結果(guǒ)爲依據，如表(biǎo)3所示。
2.3理論(lùn)分析組分對氣(qì)體壓縮(suō)因(yīn)子(zǐ)的(de)影響(xiǎng)
　　壓縮(suō)因子(zǐ)的求(qiú)得方式有很多種(zhǒng)，包括儀(yí)器、理論計算方(fāng)程、憑借經驗(yàn)公(gōng)式估算(suàn)、standing-katz确(què)定等[2]。gb/t17747.1 —2011《天然氣(qì)壓縮因(yīn)子的計算第1部(bù)分：導論和指南(nán)》推薦用aga8-92dc和(hé)sgerg-88法(fǎ)。所(suǒ)研究分析(xī)的介質已有曆(lì)年詳(xiáng)細的氣質組分(fèn)，同時 考慮aga8-92dc法精(jīng)度高，因此選用(yòng)aga8-92dc法并(bìng)通過(guò)visualbasic編寫(xiě)程序進(jìn)行計算(suàn)。


　　依據表2典型天然(rán)氣(qì)組(zǔ)分和實(shí)際運行參數計算zn/zf，計(jì)算結果爲1.0864，輸入及(jí)輸(shū)出結(jié)果如圖2所示。

　　依(yī)據表3非(fēi)常規天(tiān)然氣實際組分(fèn)和實際運行參(cān)數計(jì)算zn/zf，計算結(jié)果如(rú)表(biǎo)4所示。

　　通(tōng)過對(duì)比分析，采(cǎi)用設(shè)計(jì)組分計算時(shí)氣體(tǐ)壓縮(suō)因子比值爲1.0864，而(ér)采用(yòng)實(shí)際組分計(jì)算時(shí)爲1.0613，偏差(chà)爲2.365%。由(yóu)此可知，不調整設計組分(fèn)會導(dǎo)緻正2.365%的供銷差(chà)。
2.4實際(jì)供銷(xiāo)差數(shù)據
2011—2019年實際(jì)供銷差如表(biǎo)5所(suǒ)示。

2.5天然氣(qì)組分對計量(liàng)結(jié)果的影響
　　将理論計(jì)算(suàn)與實際供銷(xiāo)差數據進行對(duì)比，結果相(xiàng)近，由(yóu)此可知在假設(shè)條件(jiàn)和不(bú)考慮(lǜ)其他(tā)影響(xiǎng)因素(sù)時，受非常(cháng)規天(tiān)然氣(qì)組分的影(yǐng)響，計量(liàng)值偏大，正偏(piān)差 值約爲(wèi)2.28%，對下(xià)遊接(jiē)氣單(dān)位不(bú)利，給下(xià)遊(yóu)單位的供(gòng)銷差(chà)管理造(zào)成不利(lì)後果。
3脈(mò)動(dòng)流對(duì)計量(liàng)的影響
　　脈(mò)動流的成因有(yǒu)很多，如在緊鄰增壓機(jī)出(chū)口處(chù)、控制(zhì)閥頻繁操作時、管線(xiàn)振蕩(dàng)時和管(guǎn)線中有(yǒu)漩渦等，有(yǒu)時壓(yā)力和(hé)溫度(dù)探測(cè)器産(chǎn)生的渦街也會(huì)形成脈動(dòng)流。其特性是(shì)介(jiè)質流動不穩定(dìng)，但周(zhōu)期性(xìng)變化，流體在加(jiā)速或減(jiǎn)速過程(chéng)中會(huì)影響葉輪旋轉(zhuǎn)速，但葉輪旋轉(zhuǎn)相對滞後，通俗(sú)可理解(jiě)爲(wèi)“慣性(xìng)”，由此對(duì)流量計(jì)的準(zhǔn)确計(jì)量造(zào)成一定的(de)影響(xiǎng)。
3.1流量(liàng)測量(liàng)
　　現階(jiē)段，脈(mò)動流(liú)的直(zhí)接測量還(hái)存在(zài)很大(dà)困難(nán)，但(dàn)可(kě)通過誤差(chà)方程(chéng)分析(xī)、實驗室試(shì)驗和專業的脈動流(liú)量誤差檢(jiǎn)測設備(bèi)檢測分(fèn)析某一特定脈(mò)動流(liú)的(de)測量誤(wù) 差。前兩(liǎng)種方法(fǎ)基于脈動流的(de)振幅和頻率的可測量性，振幅和頻(pín)率(lǜ)的測量(liàng)可通(tōng)過激(jī)光多(duō)普勒技術、熱線(xiàn)風速儀法(fǎ)等(děng)。專(zhuān)業的(de)脈動流量(liàng)誤差(chà)檢(jiǎn)測設備已有(yǒu)設備制造(zào)廠家 在生産。
3.1.1誤(wù)差方程分析
　　通(tōng)過對機翼(yì)理論(lùn)的研(yán)究，可列出(chū)涉及慣量、夾角(jiǎo)、葉輪半徑、角速(sù)度等參數(shù)的誤(wù)差運動方程，通(tōng)過編程(chéng)可求得(dé)針對某一特定(dìng)渦輪流量(liàng)計的(de)不同振幅和頻(pín) 率脈動流(liú)的測(cè)量誤差[3]。依(yī)據動(dòng)量守恒定律，可列出包含流速(sù)、切線速度(dù)等(děng)參數的(de)非(fēi)線(xiàn)性微(wēi)分方(fāng)程，通(tōng)過計算和分析可理(lǐ)論推導測量誤(wù)差[4]。
3.1.2實(shí)驗室試(shì)驗
　　現場實測(cè)脈動流的(de)特性，采用(yòng)已知标準體積(jī)壓縮空氣，在實(shí)驗室模拟(nǐ)脈動(dòng)流，将測量值與(yǔ)标準體(tǐ)積進行對比(bǐ)，分析測量(liàng)誤差。
3.1.3誤差檢測(cè)設備(bèi)檢測
　　一種(zhǒng)燃氣(qì)脈動流誤(wù)差檢(jiǎn)測(cè)設備，可(kě)較正确地測得脈(mò)動誤差值，但(dàn)暫未在山(shān)西省(shěng)廣泛(fàn)應(yīng)用(yòng)。在絕(jué)大多數(shù)燃(rán)氣公(gōng)司的實 際運行管理過程(chéng)中，脈(mò)動流(liú)的特性參(cān)數無法(fǎ)在(zài)日常(cháng)運行監(jiān)測(cè)數據(jù)中獲(huò)取，因此，主(zhǔ)要定性地說明(míng)脈動(dòng)流對渦(wō)輪(lún)流量(liàng)計計量偏差的影響。
3.2測量(liàng)誤差
  已有(yǒu)很多(duō)學者針對(duì)脈動(dòng)流對(duì)計量的影響進行(háng)了研究(jiū)。分析結果可知(zhī)，由于(yú)葉輪受流(liú)體加速影響小(xiǎo)，受流體減(jiǎn)速影響大(dà)，計(jì)量始終(zhōng)存在正供(gòng)銷差(chà)。此外， 正供(gòng)銷差(chà)取決于(yú)脈(mò)動流(liú)的振幅和頻率(lǜ)，整體來說(shuō)，如果脈動(dòng)流頻率大(dà)于葉輪角頻率(lǜ)時正(zhèng)供銷差值(zhí)較大，脈動振幅增大時正供銷差值也(yě)随之增(zēng)大。
3.3脈(mò)動(dòng)流對計(jì)量(liàng)結果(guǒ)影響
a分(fèn)輸站渦輪(lún)流量(liàng)計距(jù)離上(shàng)遊非(fēi)常近(jìn)的(de)壓(yā)縮站(zhàn)（往複(fú)式壓縮機(jī)增壓）不到7km，且該(gāi)分輸(shū)站工藝布(bù)置緊湊。據(jù)實地(dì)測量，流(liú)量(liàng)計上(shàng)遊直管段(duàn)長度(dù)約爲 6dn（dn爲渦輪流量計(jì)口徑，mm），下遊(yóu)直管(guǎn)段長(zhǎng)度約(yuē)爲4dn。此外(wài)，7km管道沿線地(dì)勢高低不平，加之煤層氣(qì)氣質水(shuǐ)含量(liàng)較(jiào)大，導緻(zhì)在(zài)低窪(wā)處極易形成 積(jī)液，積(jī)液也會造(zào)成(chéng)脈動流(liú)。2014年8—10月(yuè)期間，下遊公司(sī)發現(xiàn)正供(gòng)銷差(chà)持續(xù)增大(dà)時，對(duì)a分輸(shū)站(zhàn)和b分輸站(zhàn)的渦輪流量(liàng)計進(jìn)行(háng)了标(biāo)定(dìng)，但标定結果均爲合 格。随(suí)後下遊公(gōng)司在2014年11月(yuè)5—7日(rì)對a至b分(fèn)輸站(zhàn)段管線(xiàn)進(jìn)行了(le)清管作業(yè)，共清出污水雜質約(yuē)23t，清管完成(chéng)後正(zhèng)供銷(xiāo)差明顯減(jiǎn)小。清管(guǎn)前後實際供(gòng) 銷差數據(jù)如表6所示。

　　除此之外，通過(guò)日常(cháng)運行(háng)監測(cè)，供氣(qì)瞬時流量每次顯示(shì)數據(jù)都在變化，且在一定(dìng)時間内在(zài)1個值(zhí)上下頻繁波動(dòng)（波動幅度約爲±20%）。綜合上述情 況(kuàng)，該輸氣管(guǎn)道存在脈(mò)動流(liú)的可(kě)能性(xìng)很大(dà)。脈動(dòng)流會造成正供(gòng)銷差影響，對下遊接(jiē)氣單位不(bú)利，因(yīn)此有(yǒu)必要對脈動流的影(yǐng)響進行修正。
4結(jié)語
　　目前，山西省(shěng)絕大多數分輸站未(wèi)安裝在線(xiàn)色譜儀(yí)，且直接測量脈(mò)動流流(liú)量的(de)計量(liàng)表還(hái)未被廣(guǎng)泛應用(yòng)于實際(jì)生産中。探究表(biǎo)明，山西(xī)省非常規(guī)天然(rán)氣的(de)組 分(fèn)和脈(mò)動流輸氣均會(huì)使渦輪(lún)流量計(jì)産生無法(fǎ)通過(guò)定期檢(jiǎn)定來消除的正(zhèng)向(xiàng)系統(tǒng)誤差。因此，爲确(què)保作爲上(shàng)下遊貿易(yì)交接(jiē)依據(jù)的計量表(biǎo)測(cè)量(liàng)的精度，保(bǎo)證公(gōng)平交易，可(kě)通 過(guò)誤差(chà)分(fèn)析修正(zhèng)、組分修(xiū)正、優化(huà)工藝等方式對(duì)現渦輪流(liú)量直(zhí)接測量結果進行修(xiū)正。
a)天(tiān)然氣(qì)組(zǔ)分(fèn)影響的修(xiū)正建議。結合實際工(gōng)況條(tiáo)件，合(hé)理調整(zhěng)渦(wō)輪流(liú)量計(jì)的壓縮因(yīn)子(zǐ)和天然(rán)氣組(zǔ)分；當精度(dù)要求較高時，采(cǎi)取安裝在(zài)線分析儀(yí)的方式實時更新流量(liàng)計參數(shù)。
b)脈動(dòng)流影響的修正建(jiàn)議。通過(guò)工藝優(yōu)化、改造(zào)，使流體通過流量(liàng)計(jì)時基本穩(wěn)定；選(xuǎn)定合适(shì)的(de)流量(liàng)計型(xíng)号；實(shí)測脈(mò)動流特性(xìng)，理論(lùn)計算(suàn)或實(shí)驗室試(shì)驗分析(xī)測量(liàng)誤差(chà)，與結算方進行誤差(chà)修正；采用誤差(chà)測量設備對測(cè)量(liàng)誤差進行測(cè)量和(hé)修正，并(bìng)以(yǐ)此作爲結(jié)算依(yī)據。

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