摘要:爲了提(ti)高天然氣附加值(zhi),各油氣田紛紛采(cǎi)用深冷方🐅式從天(tiān)然氣中分離出乙(yi)烷氣體作爲産品(pǐn)銷售✌️。但乙烷氣體(ti)的組分、密度與常(cháng)規的天然氣存在(zai)較大差異，緻使貿(mào)易交接計🏃‍♂️量沒有(yǒu)可參照的國家及(ji)行業标準。爲了提(tí)高乙烷氣體計量(liàng)的精度,應選擇正(zheng)确的測量方法,通(tōng)過比較常用 氣體(tǐ)流量計 的測量原(yuan)理,分析了壓縮因(yin)子計算的精度對(duì)氣體💛體積測量精(jing)度的影響程度，最(zuì)終推薦采用質量(liang)流星計進行乙烷(wan)氣體交接計量;同(tong)時結合質量流星(xing)計的工作原理和(hé)現場實際使用過(guo)程中的經驗,對質(zhi)量流量計 的檢定(dìng)、安裝和使用等環(huán)節提出合理化建(jiàn)議,以便爲更多天(tian)然氣附加産品的(de)交接計量提供技(jì)術支撐。
　　乙烷與液(ye)化氣、穩定輕烴和(hé)穩定凝析油等原(yuan)料相比，具有乙烯(xī)轉換率,是優質的(de)乙烯原料。近年來(lái)各油田📐公司通過(guo)對油氣田産出的(de)天然氣進行增壓(ya)深冷将乙烷氣體(tǐ)分離🥵後輸送💜到煉(lian)化✉️企業，作爲乙烯(xi)生産的原料,提高(gao)天然氣的附加價(jia)值⭕。作爲交接産品(pin)的管輸🛀🏻乙烷氣體(tǐ)其組分、密度與管(guan)輸天然氣👌存在較(jiao)大差異。目前天然(rán)氣交接計量過程(chéng)中執行國家及行(hang)業标準不适用📐于(yú)乙烷氣體，需要探(tan)讨适合乙烷氣體(ti)交接計㊙️量的測方(fang)法，以确保乙烷氣(qì)體交接計量🈲數據(ju)正确、公平、公正。
1常(cháng)用天然氣标準體(tǐ)積計算方法
　　目前(qian)國際上天然氣貿(mào)易交接普遍采用(yòng)超聲、 渦輪流量計(jì) 、旋進旋渦、孔闆等(deng)計量儀表。其中超(chao)聲、渦輪、 旋進旋渦(wō)流量計等計 量儀(yí)表直接測量均爲(wèi)氣體的工況體積(ji)量，然後通過氣體(ti)方程公式(1)對工況(kuàng)體積量Vg進行補償(chang)計算，最終換算爲(wei)♻️标準狀态下體積(ji)量V,進行交接11。

　　式中(zhong):Vn爲标準狀态下的(de)體積，Nm3;pn爲标準大氣(qì)壓力，0.101325Pa;T.爲标準狀态(tài)下的絕對溫度(293.15),K;Z.爲(wèi)标準狀态下的壓(ya)縮因子;Vg爲工🆚作狀(zhuang)态下的體積，m3;pg爲工(gong)作狀态下的絕對(duì)壓力🛀🏻，Pa;Tg爲工作狀态(tài)下♈的絕對✂️溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介💯質攝氏溫(wen)度,℃;Zg爲工作狀态下(xià)的壓縮因子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biao)準孔闆測天然氣(qì)》中測量天然氣的(de)質量流量qm計算方(fāng)法如公式(2)和公式(shì)(3)所示:

　　式中:qm爲天然(rán)氣的質量流量，kg;C爲(wei)流出系數，與節流(liú)裝🏒置✌️的幾何尺寸(cun)和雷諾數相關;b爲(wèi)直徑比，孔闆開孔(kǒng)直徑與上遊測量(liang)管内徑✨之比;ε爲可(kě)膨脹系數,對于給(gei)定的🌏計量裝置該(gāi)值取決于流體靜(jìng)壓、孔闆前後差壓(yā)和等熵指數;d爲孔(kong)闆開孔直徑，m;△p爲孔(kong)✊闆前後斷面差壓(ya)，Pa,可以采用蹉壓變(biàn)送器正确測♍量;ρ1爲(wei)介質工作狀态下(xià)的密度,kg/m3。由公式(3)計(jì)算得出:

　　式中:M爲于(yú)空氣的摩爾質量(liàng),值爲289626kg/kmol;G爲天然滇實(shí)相對密度;R爲通用(yòng)氣體常數,值爲0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲(wèi)于空氣在标準參(can)比條件☀️下的壓縮(suō)因子💋，值爲0.99963。
　　式(1)(2)(3)中ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等(děng)參數爲标準大氣(qi)壓、絕對溫度、通用(yòng)氣體常🐅數🙇‍♀️等常數(shu)或與流量計尺寸(cun)相關的常量，取值(zhí)确定，不影響計量(liàng)值的精度。而Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲(wei)變量,其測量的精(jīng)度💁直接影響計量(liàng)☁️值的精度。GB18603《天然⭐氣(qi)計量系統技術要(yao)求》附錄A對以上變(bian)量的精度提出明(ming)确的要求[3),具體❓要(yao)求見表1。
　　表中溫度(dù)、勵、工作條件下的(de)體積流量均爲直(zhí)接測量參數,并且(qiě)可以通過選用高(gāo)精度的測量儀表(biǎo)降低測💃🏻量誤差。而(ér)氣體的壓縮因子(zi)是一個非直接測(cè)量量，其大小與氣(qi)體的組分、高位發(fā)熱量、相對密度、壓(ya)力和溫度等狀态(tai)參數相關。
2壓縮因(yin)子對氣體标準體(ti)積計算的影響
　　目(mu)前國際上推薦采(cǎi)用AGA892DC和SGERG-88方程計算工(gōng)作狀态下天然氣(qì)壓縮因子。我國起(qǐ)草發布《天然氣壓(yā)縮因子的計算》GB/T17747--2011也(ye)采用以上兩種不(bu)同方法計算天然(rán)氣壓縮因子。國際(jì)上多數流量👨‍❤️‍👨計生(sheng)産廠家在🌈流量計(jì)算機中置入以上(shang)兩種壓縮因子計(ji)算軟件。但♊是兩種(zhong)壓縮因子計算方(fāng)法對管輸天然氣(qi)的組成範圍有所(suo)🌂限制，當天然氣❓中(zhong)乙烷含量超出20%後(hou),計算的壓🧡縮因💃子(zǐ)不确定度20.5%。通常管(guan)輸乙烷氣體中乙(yi)烷含量≥95%,遠遠✔️超出(chū)AGA8-92DC和SGERG-88方程的适用🌂範(fan)圍。壓縮因子計算(suàn)💋的不确定度難以(yǐ)估算,直接影響交(jiāo)接計量的不确定(ding)度⭐。
3質量流量計工(gong)作原理
　　由于乙烷(wán)氣體壓縮因子計(jì)算的不确定度難(nán)以估計，因此在流(liú)量計選型過程中(zhong)應該避開壓縮因(yīn)子計算過程，建議(yì)🌐選擇科裏奧利質(zhì)量流量計計量乙(yi)烷氣體。
　　科裏奧利(li)質量流星計(簡稱(chēng)科氏力流星計)是(shi)一種利用流體♈在(zài)振動管中流動而(er)産生與質量流量(liang)成正比的科裏奧(ao)利力的原☎️理來直(zhi)接測量質量流量(liàng)💔的儀表。流量計由(yóu)振動管、電磁驅動(dòng)器和檢測器組🌏成(cheng)。振動管(測量管道(dào))是敏感器件,有U形(xing)、0形、環形、直管形及(ji)螺旋形🔆等幾種形(xíng)狀✏️,振動管有單♻️管(guǎn)、雙管和多管等形(xíng)式，但基本原理相(xiàng)同。
　　U形管式科氏力(lì)流量計的測量原(yuan)理如圖1所示。U形管(guǎn)的兩🐅個開口端固(gu)定，流體由此流入(rù)和流出。U形管頂端(duan)裝有電磁驅動器(qi)，用于驅動U形管沿(yan)垂直于U形管所在(zài)平面的方向以0-0爲(wèi)軸按固有頻率振(zhèn)動。U形管的🌈振動迫(po)使管中流體在沿(yan)管道流動的同😘時(shi)又随管道作垂直(zhi)運動，此時流體将(jiāng)受到科氏力的作(zuo)用，同時流體以反(fǎn)作用力作用于U形(xing)❤️管。流體在U形管兩(liǎng)側的流動方向相(xiàng)反，所以作用于U形(xing)管兩側的科氏力(li)大小相等方向相(xiang)反，從而使U形管受(shou)到🔱一個力矩的🤩作(zuo)用，使得🧡振動管繞(rào)R-R軸産生扭轉變形(xíng)，該變形量的🍓大小(xiao)與通過流量計的(de)質🍓量流量具有确(que)定的關系。檢測器(qi)測得這個變彩量(liang)，即可測得管内介(jiè)質的質量流量。

　　科裏奧利(lì)流量計可以将被(bei)檢測的流體質量(liàng)流量直🈲接體現出(chu)來,質量作爲物質(zhi)本身的屬性其大(da)小不随溫度、力等(děng)參數改變而改變(bian),計量數據可直接(jie)㊙️用于供😘需雙方交(jiao)接計量。此外可以(yi)正确測量氣體組(zu)分，采用GB/T11062-2014《天然氣發(fā)🏃‍♂️熱量、密度、相對密(mì)度✨和沃泊指數的(de)計算方法》正确計(ji)算乙烷氣體标❌準(zhǔn)狀況下的密度，進(jin)而得到氣體标準(zhun)狀況下的體積流(liu)量，甚至熱:值流量(liàng)🔴。
4存在的問題及建(jian)議
4.1檢定問題
　　由于(yu)氣體實流檢定成(cheng)本高，送檢周期長(zhǎng)，因此質量流量🌏計(ji)的用戶通常選擇(zé)采用液體(水)對流(liu)量計進🈚行檢定/校(xiào)準。針對液♋體檢♻️定(dìng)的數據是否能夠(gòu)真實反映氣體介(jie)質運行工況下
的(de)計量性能，在設備(bei)投用前分别采用(yòng)水和天然氣兩種(zhong)介質♻️對相同型号(hao)的2台流量計進行(hang)了檢定。試驗數據(jù)如表2所示。
由表2可(kě)知:
(1)同-台質量流量(liang)計用于液體計量(liàng)的精度要高于氣(qì)體計量的精度。主(zhu)要原因是氣體的(de)密度要遠低于液(yè)體密度，因此計量(liàng)氣體時，瞬時流量(liang)通常低于流量計(ji)最大量程的
1/3,超出(chū)計量儀表的最佳(jia)運行範圍。
(2)循環水(shui)标定的數據如不(bú)超出流量計的精(jing)度等級的🏃‍♀️要求🌈，氣(qì)體校準的數據也(ye)能保持在測量氣(qi)體規定的✨精度✉️等(děng)級範圍🎯内。建☀️議計(jì)量乙烷氣體的質(zhì)量流量計在不具(ju)備實流檢定條件(jian)的情況下，可采用(yong)循環水進行檢定(dìng)/校♈準，但檢定和校(xiao)準的流量點應接(jie)近實際運行工況(kuang)下的😄質量流量，并(bìng)按照液體計㊙️量精(jīng)度等級的要求進(jìn)行評價[81。
4.2消除安裝(zhuang)應力
　　由于管道伸(shēn)縮變形會造成應(ying)力，使得傳感器零(ling)點發生變化，影響(xiǎng)測量精度。因此質(zhi)量流量計在安裝(zhuāng)過程應注意以💜下(xia)幾點:.
(1)傳感器的安(ān)裝位置避開由于(yu)溫度變化可能弓(gong)|起伸縮🌍和變形🌈較(jiao)大的工藝管段。
(2)傳(chuan)感器安裝法蘭必(bì)須與管道法蘭同(tong)軸連接以減小安(ān)裝應力，保證測量(liàng)精度。
(3)應保證與傳(chuán)感器上遊、下遊鏈(lian)接的管道有穩固(gù)支撐物，支❤️撐杆💜應(ying)以傳感器爲中心(xin)對稱分布，支撐杆(gǎn)與基礎牢🐆固連接(jiē)。傳感器安裝位置(zhi)附近管道線上的(de)閥]或泵都需要有(you)其
自己的支撐物(wu)，不與傳感器共用(yong)同一支撐物。
(4)爲消(xiao)除安裝應力，安裝(zhuang)傳感器時應先配(pèi)管，将工藝管線、閥(fa)💜門與傳感器整體(tǐ)預先安裝好并吊(diao)裝，再将其與工藝(yi)🈲主管線焊接,焊接(jiē)時應使傳感器、閥(fá)門及工藝主管線(xiàn)處于同鉛垂面内(nèi)。

4.3壓力補償
　　力影響(xiǎng)定義爲過程壓力(li)偏離檢定/校準壓(yā)力而引起的傳感(gan)🔴器靈敏度的變化(huà)101。流體過程壓力增(zeng)大會使測量振動(dong)管🌐呈繃緊現象,這(zhe)種壓力效應雖然(ran)影響量很小，但是(shi)當使用時過程壓(ya)力與标定壓力相(xiàng)🐕差很大時💃🏻，對于高(gāo)精度質量流量計(jì)精度🚩的影響還是(shi)不容忽視的，尤其(qi)是對于管徑大、測(ce)🔴量管壁厚小的質(zhì)量流量計🐉影響更(geng)大。
　　日常工作中的(de)壓力補償方法有(yǒu)流量系數标定法(fǎ)、靜态壓力🔴補償法(fǎ)和動态壓力補償(chang)法。具體方法可以(yi)根據現場的運行(hang)工作，參照廠家的(de)說明書進行補償(chang)。對于運行壓力相(xiàng)🌂對穩定的計量🔴工(gōng)藝，可采用靜态壓(ya)力💜補償法。根據廠(chang)家提供的流量計(jì)産品樣本,可以查(cha)閱🔴到需要進行🔞靜(jing)态壓力補償的流(liu)量計型号，并粗分(fen)别找出壓力對流(liú)量和密度影響的(de)系數,然後用H
HART手抄(chao)器 或ProLinkI12.0軟件寫入流(liu)量計。
4.4避免雜質聚(jù)集
　　測量管内壁磨(mo)損腐蝕或沉積結(jie)垢會影響測量精(jīng)度,對🙇‍♀️于計量介質(zhi)爲氣體的質量流(liú)量計應采用外殼(ke)朝上水🥰平安裝、傾(qing)斜45°或💯垂直安裝傳(chuán)感器3種方式，如圖(tú)2所示,避免冷凝液(ye)聚積在傳感器振(zhen)動管内。

4.5避免(mian)天然氣冰合物
　　在(zai)一定壓力、溫度下(xià)，天然氣中的某些(xie)成分與水生成一(yi)種外形像冰的籠(long)形化台物。氣體壓(ya)力的波動、流速突(tu)變👨‍❤️‍👨産生攪動會加(jia)速水合物的形成(cheng)，氣體的相對密🏃🏻‍♂️度(du)越大生成水💜合物(wù)的🈲溫度範圍越寬(kuan)。科裏奧利質量流(liu)量計振動管内徑(jìng)細小，在管路中屬(shu)于節流元件,對氣(qì)流有一定的擾動(dòng)，乙烷氣體相對密(mi)🌈度較天然大☎️，在計(jì)量裝置前後很容(rong)易形成水合物阻(zu)塞管路。因此在⛱️設(shè)計過程中應盡可(ke)能減少計量線路(lu)中阻流件的設㊙️置(zhi),必要時需要對流(liú)量計進行保溫，避(bì)開水合物形成⭐的(de)溫度及壓力範圍(wei)。
5結束語
　　乙烷交接(jiē)計量目前尚無可(ke)以遵循的國家或(huo)行業标準，SYT6659--2016《用科☎️裏(lǐ)奧利質量流量計(jì)測量天然氣流量(liàng)》标準中👅規定适用(yòng)的天然氣相對密(mi)度範圍爲0.554~0.870，商品乙(yǐ)烷氣體的相對密(mì)度超出了該範圍(wei)，被排除在标準的(de)适用範圍外。但是(shi)該标準在質量轉(zhuan)換體積量的計算(suan)方法并不涉及壓(ya)縮因子的計算,從(cong)理論上講對氣體(tǐ)的真實相對密度(dù)不應該有所限制(zhì)。如果将該标準=氣(qì)🙇🏻體的适用範圍🌈擴(kuò)大,乙烷交接計量(liang)就有據可循了。
　　乙(yǐ)烷氣體交接計量(liang)的測量方法不應(yīng)僅局限于質🔴量流(liú)✌️量計的測量方法(fǎ)，可以進一步探索(suǒ)乙烷t氣體壓縮因(yīn)子計算方法，對GB/T17747适(shì)用範圍進行補充(chong)，從而爲乙烷氣⛷️體(tǐ)交接計量器具選(xuǎn)擇👌的多樣🔞性提供(gong)技術💔支撐。

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