摘要:爲了(le)提高天然氣(qì)附加值,各油(you)氣田紛紛采(cai)用深🏃冷方式(shi)從天然氣中(zhong)分離出乙烷(wan)氣體作爲産(chan)品銷售。但乙(yi)🍉烷氣體的組(zǔ)分、密度與常(chang)規的天然氣(qi)存在較大差(cha)異，緻使貿易(yi)交接計量沒(méi)有可參照的(de)國☁️家及行業(ye)标準。爲了🌈提(tí)高乙烷氣體(ti)計量的精度(du),應選擇正确(que)的測量方法(fǎ),通過比較常(cháng)用 氣體流量(liàng)計 的測量原(yuan)理,分析了壓(ya)縮因子計算(suàn)的精度對氣(qì)體體積測量(liang)精度的影響(xiǎng)程度，最終推(tuī)薦采用質量(liàng)流星計進行(háng)乙烷👄氣體交(jiāo)接🔅計量;同時(shí)結合質量流(liu)星計的工作(zuo)原理和現場(chang)實際使用過(guo)程中的經驗(yan),對質量流量(liàng)計 的檢定、安(an)裝和使用等(deng)環節提出合(hé)理化建議,以(yi)便爲更💋多天(tiān)然氣附加産(chǎn)品的交接計(ji)量提供技術(shù)支撐。
　　乙烷與(yǔ)液化氣、穩定(dìng)輕烴和穩定(ding)凝析油等原(yuán)料相比，具有(yǒu)乙烯轉換率(lü),是優質的乙(yǐ)烯原料。近年(nián)來各油田公(gong)司☀️通過♉對油(yóu)🏃🏻‍♂️氣田産出的(de)天然氣進行(háng)增壓深冷将(jiang)乙烷氣🎯體分(fèn)離後輸送到(dào)煉化企業，作(zuo)爲乙烯生産(chan)的原料,提高(gao)天然氣的附(fu)加價值。作爲(wei)交接産品的(de)管輸乙烷氣(qi)體其組分、密(mì)度與管輸天(tian)然氣存在較(jiao)大差異。目前(qian)天然氣交接(jie)計量過程中(zhong)執行國家及(ji)行業标準不(bú)适用🌈于乙烷(wán)氣體，需要探(tàn)讨适合乙烷(wán)氣體交接計(ji)量的測方法(fa)，以确保乙烷(wan)氣體交接計(ji)量數據正确(que)、公平、公正。
1常(cháng)用天然氣标(biāo)準體積計算(suan)方法
　　目前國(guó)際上天然氣(qi)貿易交接普(pu)遍采用超聲(shēng)、 渦輪流量計(jì) 、旋進旋渦、孔(kong)闆等計量儀(yi)表。其中超聲(sheng)、渦輪、 旋進旋(xuán)渦流量計等(děng)計 量儀表直(zhi)接測量均爲(wèi)氣體的工況(kuàng)體積量，然後(hou)通♊過氣體方(fāng)程公式(1)對工(gong)況體積量Vg進(jìn)行補償計算(suan)，最終換🚩算爲(wei)标準狀态下(xià)體積量V,進行(hang)交接11。

　　式中:Vn爲(wei)标準狀态下(xià)的體積，Nm3;pn爲标(biāo)準大氣壓力(li)，0.101325Pa;T.爲标👈準👄狀🎯态(tài)🈲下的絕對溫(wen)度(293.15),K;Z.爲标準狀(zhuang)态下的壓縮(suō)因子🌈;Vg爲工⭐作(zuo)狀态下的體(ti)積，m3;pg爲工作狀(zhuang)态下的絕對(duì)壓力，Pa;Tg爲工作(zuo)狀态下的絕(jué)對溫度(273.15+t),K;t爲被(bei)測介質攝氏(shi)溫度,℃;Zg爲工作(zuò)狀态下的壓(ya)縮因子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biao)準孔闆測天(tiān)然氣》中測量(liàng)天然氣的質(zhì)量流量qm計算(suan)✏️方法如公式(shi)(2)和公式(3)所示(shi):

　　式中:qm爲天然(rán)氣的質量流(liu)量，kg;C爲流出系(xì)數，與節流裝(zhuāng)置🐪的📱幾何💰尺(chi)寸和雷諾數(shu)相關;b爲直徑(jìng)比，孔闆開孔(kong)直徑與上遊(yóu)測量管❄️内徑(jìng)之比;ε爲可膨(peng)脹系數,對于(yú)給定的計量(liang)裝置該值取(qǔ)決于流體靜(jìng)壓、孔闆前後(hòu)⛷️差壓和等熵(shang)指數;d爲孔闆(pǎn)開孔直徑，m;△p爲(wei)孔闆前後斷(duàn)面差壓，Pa,可以(yi)采用蹉壓變(biàn)🍓送器正确測(ce)量;ρ1爲介質工(gōng)㊙️作狀态下的(de)密度,kg/m3。由公式(shi)(3)計算得出:

　　式(shì)中:M爲于空氣(qì)的摩爾質量(liàng),值爲289626kg/kmol;G爲天然(rán)滇實相對密(mì)度;R爲通🙇🏻用🔱氣(qi)體常數,值爲(wei)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空氣在(zai)标準參比條(tiao)件下的壓縮(suō)因子，值爲0.99963。
　　式(shì)(1)(2)(3)中ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數爲(wei)标準大氣壓(yā)、絕對溫度、通(tong)用氣體常數(shù)等常數或與(yu)流量計尺寸(cun)相關的常量(liàng)，取值确定🧡，不(bu)影響計量值(zhi)的精度。而Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等(děng)爲變量,其測(ce)量的精度直(zhí)接影響計量(liàng)值的精度。GB18603《天(tiān)然氣計量系(xi)統技術要求(qiu)》附錄A對🏃以上(shàng)變量的精度(dù)提出明确的(de)🔴要求[3),具體🌏要(yao)求見表1。
　　表中(zhong)溫度、勵、工作(zuò)條件下的體(tǐ)積流量均爲(wèi)直接測量參(cān)數,并🥵且可以(yǐ)通過選用高(gao)精度的測量(liàng)儀表降🙇‍♀️低測(ce)量誤差。而氣(qì)體的壓縮因(yin)子是一個非(fei)直接測量量(liang)，其🤩大小與🔅氣(qi)體的🈚組分、高(gao)位發熱量、相(xiàng)對密度、壓力(lì)和溫度等狀(zhuàng)态參數相關(guan)。
2壓縮因子對(duì)氣體标準體(ti)積計算的影(yǐng)響
　　目前國際(jì)上推薦采用(yong)AGA892DC和SGERG-88方程計算(suan)工作狀态下(xia)天然🧑🏾‍🤝‍🧑🏼氣壓縮(suō)因子。我國起(qǐ)草發布《天然(rán)氣壓縮因子(zi)的計算》GB/T17747--2011也采(cai)用以💃🏻上兩種(zhong)不同方法計(ji)算天然氣壓(yā)縮💛因子。國🧑🏾‍🤝‍🧑🏼際(jì)上多🌈數流量(liang)計生産廠家(jiā)在流量計算(suan)機中置入以(yǐ)上兩種壓縮(suō)因子計算軟(ruǎn)件。但是兩種(zhong)壓🙇🏻縮因子計(jì)算方法對管(guǎn)輸天然氣的(de)組成範圍有(you)所🈲限制，當天(tian)然氣中乙烷(wán)含量超👅出20%後(hòu),計算的壓縮(suo)因子不确定(ding)度20.5%。通常管輸(shu)乙烷氣體中(zhong)乙烷含量≥95%,遠(yuǎn)遠超🐆出AGA8-92DC和SGERG-88方(fāng)程的适用範(fan)圍。壓縮因子(zi)計算✂️的不确(que)定度難以估(gū)算,直接影響(xiang)交接計量的(de)不确定度。
3質(zhì)量流量計工(gong)作原理
　　由于(yú)乙烷氣體壓(ya)縮因子計算(suan)的不确定度(du)難以估計⚽，因(yīn)此在流量計(jì)選型過程中(zhōng)應該避開壓(yā)縮因子計算(suàn)過程，建議選(xuǎn)擇科裏奧利(li)質量流量計(ji)計量乙烷氣(qi)體。
　　科裏奧利(lì)質量流星計(ji)(簡稱科氏力(lì)流星計)是一(yī)種利用流體(tǐ)在振動管中(zhōng)流動而産生(shēng)與質量流量(liang)成🈲正比的科(ke)裏奧利力的(de)原理來直接(jie)測量質量流(liu)量的儀表❄️。流(liu)量計由振動(dòng)❓管、電磁🏃驅動(dong)器🤞和檢測器(qi)組成。振動管(guǎn)(測量管道)是(shì)敏感器件,有(you)U形、0形、環形、直(zhí)管形及螺旋(xuan)形等幾種形(xing)狀,振動管有(you)單🌈管、雙管和(he)多管等形式(shi)，但基本原理(li)相同。
　　U形管式(shi)科氏力流量(liàng)計的測量原(yuan)理如圖1所示(shì)。U形管的兩個(ge)開口♈端固定(ding)，流體由此流(liu)入和流出。U形(xing)管頂端裝有(yǒu)電磁驅動器(qi)，用于驅動U形(xíng)管沿垂直于(yu)U形管👅所在平(ping)面的方向以(yǐ)0-0爲🏃🏻‍♂️軸按固有(yǒu)頻率振動。U形(xíng)管的振動迫(po)使💋管中流體(ti)🏒在沿管道流(liú)動的同時又(yòu)随管🌈道作垂(chuí)直運動，此時(shí)流體💞将受到(dao)科氏力的作(zuò)用，同🐉時流體(ti)以反作用力(li)作用于U形管(guǎn)。流體在U形管(guan)兩側的流動(dòng)方✉️向相反，所(suǒ)以作用于U形(xing)管🔞兩側的科(ke)氏力㊙️大小相(xiàng)等方向相反(fan)，從而使U形管(guan)受到一個力(lì)矩的作用，使(shǐ)得振動管繞(rào)R-R軸🔆産生扭轉(zhuǎn)變形，該變形(xíng)量的🥰大小與(yǔ)通過流量🧡計(ji)的質🏃🏻‍♂️量流量(liang)具有确定的(de)關系。檢測器(qì)測得這個變(bian)彩量，即可測(ce)得管内介質(zhì)的質量流量(liàng)。

　　科裏奧利(li)流量計可以(yǐ)将被檢測的(de)流體質量流(liú)量直接體現(xian)出來,質量作(zuo)爲物質本身(shen)的屬性其大(dà)小㊙️不随溫度(du)、力等參數改(gai)變而改變,計(ji)量數據可直(zhí)接用于供需(xū)雙方交接計(jì)量。此外可以(yǐ)正确測量氣(qi)體組分，采用(yòng)GB/T11062-2014《天然氣發熱(re)量、密度、相對(duì)密度和沃泊(bo)指數的計算(suan)方法》正确計(jì)算乙烷氣體(tǐ)标♋準狀況下(xià)的密度，進而(ér)得到氣體标(biāo)準狀況下的(de)體積流量，甚(shen)至熱:值流量(liang)。
4存在的問題(ti)及建議
4.1檢定(ding)問題
　　由于氣(qì)體實流檢定(dìng)成本高，送檢(jiǎn)周期長，因此(ci)質量流🌈量計(ji)的🏃‍♂️用戶通常(cháng)選擇采用液(ye)體(水)對流量(liàng)計進行檢定(ding)/校⚽準。針對液(ye)體檢定的數(shu)據是否能夠(gou)真實反映氣(qi)體介質運行(hang)工況下
的計(jì)量性能，在設(shè)備投用前分(fèn)别采用水和(he)天然氣兩種(zhǒng)介🥵質對相同(tóng)型号的2台流(liu)量計進行了(le)檢定。試驗數(shù)據如表2所示(shì)。
由表2可知:
(1)同(tóng)-台質量流量(liàng)計用于液體(tǐ)計量的精度(dù)要高于氣體(ti)⛹🏻‍♀️計量🤩的精度(dù)。主要原因是(shì)氣體的密度(du)要遠低于液(ye)體💛密度，因此(ci)計量氣體時(shí)，瞬時流量通(tong)常低于流量(liang)計最大量程(cheng)的
1/3,超出計量(liàng)儀表的最佳(jiā)運行範圍。
(2)循(xun)環水标定的(de)數據如不超(chāo)出流量計的(de)精度等級的(de)要求，氣體校(xiao)準的數據也(yě)能保持在測(ce)量氣體規定(dìng)的精度等級(ji)範圍内。建議(yì)計量乙烷氣(qì)體的質量流(liu)量計在不具(ju)備實流檢定(ding)條件的情況(kuang)下，可采用循(xun)環水進行檢(jiǎn)定/校準，但檢(jiǎn)定和校準的(de)🐪流量點應接(jie)近實際運行(háng)工況下的質(zhì)量流量，并按(àn)照液體計✉️量(liàng)精度等級🤞的(de)🧡要求進行評(ping)價[81。
4.2消除安裝(zhuāng)應力
　　由于管(guan)道伸縮變形(xing)會造成應力(lì)，使得傳感器(qi)零點發生⭕變(bian)化，影響測量(liang)精度。因此質(zhi)量流量計在(zai)安裝過程應(yīng)注意以下幾(ji)點:.
(1)傳感器的(de)安裝位置避(bi)開由于溫度(du)變化可能弓(gōng)|起伸💯縮🤞和😄變(biàn)形較大的工(gong)藝管段。
(2)傳感(gǎn)器安裝法蘭(lán)必須與管道(dào)法蘭同軸連(lián)接以減小💋安(ān)裝應力😍，保證(zheng)測量精度。
(3)應(ying)保證與傳感(gan)器上遊、下遊(yóu)鏈接的管道(dao)有穩固支撐(cheng)物，支撐杆應(ying)以傳感器爲(wei)中心對稱分(fen)布，支撐杆與(yǔ)基礎牢固連(lián)接。傳感器安(an)裝位置附近(jin)管道線上的(de)閥]或🆚泵都需(xū)要有其
自己(ji)的支撐物，不(bú)與傳感器共(gong)用同一支撐(cheng)物。
(4)爲消除安(an)裝應力，安裝(zhuāng)傳感器時應(yīng)先配管，将工(gōng)藝管線、閥門(men)🐉與傳感器整(zheng)體預先安裝(zhuāng)好并吊裝，再(zài)将㊙️其與💃工藝(yi)主管線焊接(jie),焊接時應使(shǐ)傳感器、閥門(mén)及工藝主管(guan)線處于同鉛(qian)垂面内。

4.3壓力(lì)補償
　　力影響(xiǎng)定義爲過程(chéng)壓力偏離檢(jian)定/校準壓力(lì)而引起的傳(chuán)感器㊙️靈敏度(dù)的變化101。流體(ti)過程壓力增(zēng)大會使測🌍量(liang)振動管呈繃(bēng)緊現象,這種(zhong)壓力效應雖(sui)然影🆚響量很(hen)小，但是當使(shǐ)用時過程💃壓(yā)力與标定壓(yā)力相差很大(dà)時，對于高精(jing)度質量流量(liang)計精度的影(yǐng)響還是不容(róng)忽視🌏的，尤其(qi)是對于管徑(jìng)大、測㊙️量管壁(bì)厚小的質量(liàng)流量🤟計🌈影響(xiǎng)更大。
　　日常工(gong)作中的壓力(li)補償方法有(yǒu)流量系數标(biāo)定法、靜♊态📧壓(ya)🌈力補償法和(he)動态壓力補(bu)償法。具體方(fang)法可以根💃據(jù)現場的運行(hang)工作🐪，參照廠(chang)家的說明書(shu)進行🏃🏻‍♂️補償。對(duì)于運行壓力(lì)相對穩定的(de)計量工藝，可(kě)采用靜态壓(yā)力補償法。根(gēn)據廠家提供(gong)的流量💋計産(chǎn)品樣⚽本,可以(yi)查閱到需要(yào)進行靜态壓(ya)力補償的流(liu)量計型号，并(bìng)粗分别找出(chū)壓力對流量(liang)和密度影響(xiǎng)的系數,然後(hòu)用H
HART手抄器 或(huò)ProLinkI12.0軟件寫入流(liú)量計。
4.4避免雜(zá)質聚集
　　測量(liang)管内壁磨損(sun)腐蝕或沉積(jī)結垢會影響(xiǎng)測量精度❌,對(duì)于計量介質(zhi)爲氣體的質(zhì)量流量計應(yīng)采用外殼朝(cháo)上水平安👌裝(zhuang)、傾斜45°或垂直(zhi)安裝傳感器(qì)3種方式，如圖(tú)2所🆚示,避免☔冷(leng)凝液聚積在(zai)傳感器振動(dong)管内。

4.5避免(miǎn)天然氣冰合(he)物
　　在一定壓(yā)力、溫度下，天(tian)然氣中的某(mou)些成分與水(shuǐ)生成🈲一種外(wai)形像冰的籠(lóng)形化台物。氣(qì)體壓力的波(bo)動、流速突變(biàn)産生攪動會(hui)加速水合物(wu)的形成，氣體(tǐ)的相對密度(dù)越大生成水(shuǐ)合物的💛溫度(dù)範圍越寬。科(kē)裏奧利質量(liàng)流量計振動(dong)管内徑細小(xiǎo)，在管路中屬(shu)于節流元件(jiàn),對氣流有一(yī)定的擾動，乙(yi)烷氣體相對(dui)密度較天然(rán)大，在計量裝(zhuāng)置前後很容(rong)易形成水合(hé)物✏️阻塞管路(lù)。因此在設計(jì)過程中應盡(jìn)可能減少計(ji)量線路中阻(zǔ)流件的設置(zhì),必要時需要(yào)對🐇流量計進(jin)行保溫，避開(kāi)🏃🏻‍♂️水合物形成(chéng)的溫度及壓(ya)力範圍。
5結束(shù)語
　　乙烷交接(jiē)計量目前尚(shang)無可以遵循(xún)的國家或行(háng)業标準，SYT6659--2016《用科(kē)裏奧利質量(liàng)流量計測量(liàng)天然氣流量(liang)》标準中規定(dìng)适用的天然(ran)氣相對密度(du)範圍爲0.554~0.870，商品(pǐn)乙烷氣體的(de)相對⁉️密度超(chao)出了該範圍(wéi)，被排除在标(biāo)準的适用範(fàn)圍外。但是該(gāi)标準在質量(liang)轉換體積量(liàng)的計算方法(fǎ)并不涉及壓(ya)縮因子的計(ji)算,從理論上(shàng)講對氣體的(de)真實相對密(mì)度不應🐆該有(yǒu)所限制。如果(guǒ)将該标準=氣(qì)體的适用範(fàn)圍擴大,乙烷(wán)交接計量就(jiu)有據可循了(le)。
　　乙烷氣體交(jiao)接計量的測(ce)量方法不應(ying)僅局限于質(zhi)量流💰量計🔴的(de)㊙️測量方法，可(kě)以進一步探(tàn)索乙烷t氣體(tǐ)壓縮因子計(ji)算方法，對GB/T17747适(shì)用範圍進行(hang)補充，從而爲(wei)乙烷氣♊體交(jiāo)接計量器🐇具(jù)選擇的多樣(yang)🔆性提供技術(shù)支撐。

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