随(suí)着國内天然(rán)氣市場需求(qiu)不斷增加，天(tian)然氣對外依(yī)存度持‼️續走(zǒu)高，對國内天(tiān)然氣的自采(cai)量增幅提出(chū)了更高的要(yào)求。山西的非(fēi)常規天然氣(qi)資源總量約(yuē)占全㊙️ 國的1/3，煤(méi)層氣資源豐(feng)富，2020年全省❓煤(mei)層氣開采量(liàng)達到1×1010m3/a，在2025年将(jiang)達到2×1010m3/a。渦輪流(liú)量計 由流體(tǐ)推動葉輪 旋(xuán)轉，從而産生(sheng)與流量成正(zhèng)比的電💋脈沖(chong)信号㊙️，具有精(jīng)度高、重複性(xìng)好、測量範圍(wei)廣等諸多優(yōu)點。在天然氣(qì)計量的應用(yòng)中，被測介質(zhi)的黏度、密度(dù)、髒污程度、管(guǎn)道安 裝結構(gou)、脈動流和組(zu)分等❌在不同(tóng)的場所各不(bú)♍相同，綜合各(ge)種影響因素(su)後對渦輪流(liu)量計的計量(liàng)準确度造成(cheng)較大影響。爲(wei)此，有🏃‍♂️必要結(jie)合實地情況(kuang)采取必要㊙️的(de)計量修正措(cuò)👌 施，确保渦輪(lun)流量計計量(liàng)精度，爲公平(ping)交易奠定堅(jiān)實的基礎。
　　山(shan)西省A分輸站(zhàn)（上遊供氣公(gōng)司）自2011年開始(shi)向B分輸站（下(xia)遊用🛀氣公司(si)）供氣以來，供(gong)氣長期受正(zhèng)供銷差困🐆擾(rao)，始☎️終未得以(yǐ)徹底解決（A分(fèn)輸 站至B分輸(shu)站長輸管線(xiàn)長度約爲2km）。爲(wèi)此，以A分輸站(zhàn)長期貿易計(ji)量交接的渦(wo)輪流量計爲(wèi)對象🔞進行研(yan)究⭐。該渦輪流(liu)量計距離✌️上(shang)遊非常近☂️壓(yā)縮站僅7km，且地(di) 形地勢特🧑🏾‍🤝‍🧑🏼征(zheng)高差較大，在(zài)全省非常規(guī)天然氣上下(xia)遊計量交接(jiē)中具有代表(biǎo)性。綜合🌈各種(zhǒng)影響因素的(de)分析可知，氣(qi)體組分和脈(mò)❄️動流對計量(liang)的精度有較(jiào)大影響。本文(wen)通過實 際數(shù)據對比、AGA8-92DC方法(fa)和脈動流定(dìng)性影響分析(xi)對計量偏🔱差(cha)進行研究，是(shi)山🏃🏻西省非常(cháng)規天然氣公(gong)平貿易的✨一(yi)項非常有意(yì)義的課題。
1渦(wo)輪流量計計(jì)量和換算原(yuan)理
1.1計量原理(lǐ)
　　流體通過渦(wo)輪流量計時(shí)，流速被轉換(huàn)爲渦輪的轉(zhuan)🈲速，轉🌈速㊙️再被(bei)轉換成與流(liu)量成正比的(de)電信号，非常(cháng)後在計數器(qi)上進行顯示(shì)和累計。目前(qián)，絕大多數渦(wō)輪 流量計都(dōu)爲一體化智(zhì)能流㊙️量計，除(chú)上述機械計(jì)量部分外，還(hái)包括1台體積(jī)計算儀，依據(jù)實🐕測工況流(liú)量、取壓口實(shí)測壓力、測溫(wēn)口實測溫度(dù)及内部設定(dìng)👌的一些固定(ding)參♉數 進行計(jì)算，将工況體(tǐ)積轉換爲可(ke)貿易交接的(de)天然氣體積(ji)，其原理如圖(tu)1所示。

1.2換算(suàn)原理
1.2.1工作條(tiáo)件下的體積(ji)流量計算實(shi)用公式
　　工作(zuò)條件下的體(ti)積流量計算(suàn)實用公式如(ru)式(1)所示🤟：

　　式(1)中(zhong)，qf爲工作條件(jian)下的體積流(liú)量，m3/s；f爲輸出工(gong)作頻率，Hz，由頻(pín)率計采❗集；k爲(wèi)系數，m-3，可按流(liu)量計銘牌給(gei)定值。

1.2.2标準參(can)比條件下的(de)體積流量換(huàn)算實用公式(shì)
　　标準參比條(tiao)件下的體積(ji)流量換算實(shi)用公式如式(shi)(2)所示：

　　式(2)中，qn爲(wei)标準參比條(tiáo)件下的體積(ji)流量，m3/s；pf爲工作(zuò)條件下的絕(jué)對靜壓力，MPa；pn爲(wei)标準參比條(tiao)件下的絕對(duì)靜壓📱力， MPa；Tn爲🔞标(biāo)準參比條件(jian)下的熱力學(xué)溫度，K；Tf爲工作(zuo)條件下的氣(qi)體絕對溫度(du)，K；Zn爲标準參比(bi)條件下的氣(qì)體壓縮因子(zi)；Zf爲㊙️工作條件(jian)下的氣體💋壓(ya)縮 因子。
　　工作(zuò)條件下的壓(yā)力和溫度的(de)準确度取決(jue)于測量儀表(biǎo)。标準參比條(tiáo)件下的絕對(dui)靜壓力爲101.325kPa，熱(rè)力學溫度爲(wei)🚶293.15K。輸出🛀🏻工作 頻(pin)率🈲由頻率計(ji)采集得到。在(zài)不考慮測量(liang)儀✌️表測量誤(wu)差的基礎上(shàng)，研究範💜圍可(kě)進一步縮小(xiǎo)，可主要從天(tian)然氣組分對(dui)計量的影響(xiang)和脈動😍流對(duì)計量的影響(xiang)兩方面進行(hang)研究 [1]。
2天然氣(qi)組分對計量(liang)的影響
2.1條件(jian)設定
　　非常規(guī)天然氣與天(tian)然氣相同，也(ye)是一種混合(hé)物，主要成分(fen)是烷烴，絕大(da)多數是CH4，也含(han)有少量非烴(ting)類氣體，其🔞組(zǔ)分⛱️在各采氣(qì)區各不相同(tóng)，但作爲影 響(xiǎng)氣體壓縮因(yin)子的因素之(zhī)一🔆，目前在山(shān)西省的計量(liang)交接點處很(hěn)少進行在線(xiàn)分析，一般是(shi)在體積計算(suàn)儀中輸入默(mò)認組⛷️分比例(lì)作爲🙇‍♀️換算的(de)依據（設計組(zu)分）。
　　氣體壓縮(suo)因子Zn在标準(zhǔn)參比條件下(xià)受介質組分(fèn)變化影響💋極(jí)小（近似于1），但(dan)在高壓輸氣(qi)條件下，工作(zuò)條件下⭕的氣(qì)🈲體壓縮因⁉️子(zi)Zf受組分影響(xiang)會發生 較大(da)變🐕化。山西省(shěng)非常規天然(rán)氣的組分與(yǔ)典型的天然(rán)氣組分（設計(ji)🙇‍♀️組分）相比有(you)較大變化，在(zai)高壓輸送計(jì)量中，氣體壓(yā)縮因子的變(bian)化對計量準(zhǔn)确度的影響(xiǎng)已💯超出了其(qí) 本身的計量(liang)精度，其影響(xiǎng)不可忽略。A分(fen)輸站2025年12月15日(rì)11:06的運行🙇‍♀️參數(shu)如表1所示。

2.2組(zu)分數據
　　設計(jì)組分選取典(dian)型天然氣組(zu)分，如表2所示(shi)。非常規天然(rán)氣👣實際組分(fen)以A分輸站曆(li)年實際氣質(zhi)檢測報🐉告結(jié)果爲依據，如(ru)表3所示。
2.3理論(lun)分析組分對(duì)氣體壓縮因(yin)子的影響
　　壓(ya)縮因子的求(qiú)得方式有很(hen)多種，包括儀(yí)器、理論計🏃🏻算(suan)方程、憑借經(jing)驗公式估算(suàn)、Standing-Katz确定等[2]。GB/T17747.1 —2011《天然(ran)氣壓縮因子(zi)的計算第1部(bu)分：導☂️論和🈲指(zhi)南》推薦用AGA8-92DC和(hé)SGERG-88法。所研究♊分(fèn)析的介質已(yǐ)🧡有曆年詳細(xì)的氣質組分(fèn)，同時 考慮AGA8-92DC法(fǎ)精度高，因此(cǐ)選用✂️AGA8-92DC法并通(tōng)過VisualBasic編寫程序(xu)進行計算👅。


　　依(yi)據表2典型天(tiān)然氣組分和(he)實際運行參(cān)數計算Zn/Zf，計算(suàn)結😘果爲1.0864，輸入(ru)及輸出結果(guǒ)如圖2所示。

　　依(yi)據表3非常規(guī)天然氣實際(jì)組分和實際(jì)運行參數計(jì)算Zn/Zf，計🌈算結果(guǒ)如表4所示。

　　通(tong)過對比分析(xī)，采用設計組(zu)分計算時氣(qì)體壓縮因子(zǐ)比值🏃‍♀️爲1.0864，而采(cǎi)用實際組分(fèn)計算時爲1.0613，偏(piān)差爲2.365%。由此可(kě)知，不調整設(shè)計組分會導(dǎo)緻正2.365%的供銷(xiao)差。
2.4實際供銷(xiāo)差數據
2011—2019年實(shí)際供銷差如(ru)表5所示。

2.5天然(rán)氣組分對計(ji)量結果的影(ying)響
　　将理論計(jì)算與實際供(gòng)銷差數據進(jìn)行對比，結果(guo)相近，由此可(ke)知在假設條(tiao)件和不考慮(lǜ)其他影響因(yin)素時，受非常(cháng)🐆規天然氣組(zu)分♌的影響，計(ji)量值偏大，正(zhèng)偏差 值約🐉爲(wèi)2.28%，對下遊接氣(qì)🌈單位不利，給(gei)下🙇‍♀️遊單位的(de)供銷差管理(lǐ)👉造成不利後(hòu)果。
3脈動流對(duì)計量的影響(xiǎng)
　　脈動流的成(cheng)因有很多，如(ru)在緊鄰增壓(ya)機出口處、控(kong)制㊙️閥頻㊙️繁㊙️操(cao)作時、管線振(zhen)蕩時和管線(xiàn)中有漩渦等(děng)，有時壓力和(he)溫度探測器(qì)産生的渦街(jiē)也會形成脈(mo)動流。其特性(xing)是介質流動(dong)不穩定，但周(zhōu)期性變化，流(liu)體在加速或(huò)減速過🔞程中(zhōng)會影☔響葉輪(lún)旋轉速，但葉(yè)👈輪旋轉相對(duì)滞後，通俗可(ke)理解爲“慣性(xìng)”，由此對流量(liang)計的準确計(jì)量造成一定(ding)的影響。
3.1流量(liàng)測量
　　現階段(duan)，脈動流的直(zhí)接測量還存(cún)在很大困難(nan)，但可通過誤(wu)差方程分析(xī)、實驗室試驗(yan)和專業的脈(mo)動流量誤差(cha)檢測設備檢(jian)測分析某一(yi)特定脈動流(liu)的測量誤 差(cha)。前兩種方法(fa)基于脈動流(liu)的振🍓幅和頻(pin)率的可測量(liàng)性，振幅和頻(pin)率的測量可(kě)通過激🙇🏻光多(duo)普勒技術、熱(re)線風速儀法(fa)等。專業的脈(mo)動流量誤差(chà)檢測設備已(yǐ)有設備制造(zào)廠家 在生🈚産(chǎn)。
3.1.1誤差方程分(fèn)析
　　通過對機(jī)翼理論的研(yan)究，可列出涉(she)及慣量、夾角(jiǎo)、葉輪半徑、角(jiǎo)速度等參數(shù)的誤差運動(dòng)方程，通過編(biān)程♻️可求得針(zhen)🐪對某🈲一特定(dìng)渦輪流量計(ji)的不同振幅(fu)和頻 率脈㊙️動(dong)流的💁測量誤(wu)差[3]。依據😘動量(liang)守恒定律，可(kě)列出包含流(liu)速、切線速度(du)等參數的非(fei)線性微分方(fāng)程💛，通過計算(suan)和分析可理(lǐ)論推導測量(liàng)誤差[4]。
3.1.2實驗室(shì)試驗
　　現場實(shi)測脈動流的(de)特性，采用已(yǐ)知标準體積(ji)壓縮空氣，在(zài)實驗🔆室模拟(ni)脈動流，将測(ce)量值與标準(zhǔn)體積💃🏻進行對(duì)比，分析測量(liang)誤差。
3.1.3誤差檢(jiǎn)測設備檢測(ce)
　　一種燃氣脈(mò)動流誤差檢(jiǎn)測設備，可較(jiao)正确地測得(de)脈動誤差值(zhí)，但暫未在山(shan)西省廣泛應(ying)用。在絕大多(duō)數燃氣公司(si)的實 際運行(háng)管理過程中(zhōng)，脈動流的特(te)性參數無法(fa)在日常運行(hang)監測🤩數據中(zhong)獲取，因此，主(zhu)要定性地說(shuō)明脈動流對(dui)渦輪流量計(jì)計量偏差的(de)⁉️影響。
3.2測量誤(wu)差
  已有很多(duo)學者針對脈(mò)動流對計量(liang)的影響進行(háng)了研究。分析(xī)🚶結果可知，由(you)于葉輪受流(liu)體加速影響(xiǎng)小，受流體減(jiǎn)速影響大，計(jì)量始終存在(zài)正供銷差。此(ci)外， 正供銷差(cha)取決于脈動(dong)流的振幅和(he)頻🐉率，整體來(lai)說，如果脈動(dong)🥵流頻率大于(yu)葉輪角頻率(lǜ)時正✂️供銷差(chà)值🏃‍♀️較大，脈動(dong)振👌幅增大時(shi)正供銷差值(zhí)也随之增大(da)。
3.3脈動流對計(jì)量結果影響(xiǎng)
A分輸站渦輪(lún)流量計距離(lí)上遊非常近(jìn)的壓縮站（往(wǎng)複式壓縮機(jī)增壓）不到7km，且(qie)該分輸站工(gōng)藝布置緊湊(còu)。據實地測量(liang)，流量計上遊(yóu)直管段長度(dù)約爲 6Dn（Dn爲渦輪(lun)流量計口徑(jìng)，mm），下遊直管🐉段(duan)長度約爲4Dn。此(ci)外，7km管道沿線(xian)地勢高低不(bu)平，加之煤層(céng)氣氣質水含(hán)量較大，導緻(zhi)♋在低窪處極(ji)易形成 積液(yè)，積液也會造(zào)成脈動流。2014年(nian)8—10月期間，下遊(yóu)公司發現正(zhèng)供銷差持續(xù)增大時🔞，對A分(fen)輸站和B分輸(shu)站的渦輪流(liu)量計進行了(le)标定，但标定(dìng)結👌果均爲合(he) 格。随後🏒下遊(you)公司在2014年11月(yue)5—7日對A至B分輸(shu)站段管線進(jin)行了清管作(zuo)業，共清出污(wu)水雜質約23t，清(qīng)管完成後正(zhèng)供銷差明顯(xiǎn)減小。清管前(qian)後♋實際供 銷(xiāo)📧差數據如表(biǎo)6所示。

　　除此之(zhī)外，通過日常(chang)運行監測，供(gòng)氣瞬時流量(liàng)每次顯示數(shu)據🙇‍♀️都在變化(huà)，且在一定時(shí)間内在1個值(zhí)上下頻繁🌈波(bō)動（波動幅度(du)約爲±20%）。綜合上(shang)述情 況，該輸(shū)氣管道存在(zai)脈動流的可(ke)能❤️性很大。脈(mo)動流😄會造成(chéng)正供銷差影(ying)響，對下遊接(jiē)氣單位不利(li)，因此有必要(yao)對脈🐉動流的(de)影響進行修(xiu)正。
4結語
　　目前(qian)，山西省絕大(da)多數分輸站(zhàn)未安裝在線(xian)色譜儀，且直(zhi)☀️接測量脈動(dong)流流量的計(ji)量表還未被(bèi)廣泛應用于(yú)實際生産中(zhōng)。探究表明，山(shān)西省非常規(gui)天然氣💋的組(zǔ) 分和脈動流(liu)輸氣均會使(shǐ)渦輪流量計(ji)産生無法通(tong)過定期檢定(dìng)來消除的正(zheng)向系統誤差(chà)。因此，爲🧡确保(bǎo)作爲上下遊(yóu)貿易交接依(yi)據的計量表(biǎo)測量的精度(dù)，保證公平交(jiāo)易，可通 過誤(wù)差分析修正(zhèng)、組分修正、優(yōu)化工藝等方(fang)式對現渦輪(lun)流量♍直接測(ce)量結果進行(hang)修正。
a)天然氣(qi)組分影響的(de)修正建議。結(jie)合實際工況(kuang)條件🚶，合理調(diao)整渦輪流量(liang)計的壓縮因(yin)子和天然氣(qi)組分；當精度(du)要求較高時(shi)✔️，采取安裝在(zai)線分析儀的(de)方式實時更(gèng)新流量計參(can)數🈲。
b)脈動流影(yǐng)響的修正建(jian)議。通過工藝(yì)優化、改造，使(shi)流體通過流(liú)🐆量計時基本(běn)穩定；選定合(hé)适的流量計(ji)型号；實♈測脈(mò)💃動流特性，理(li)論計算或實(shi)驗室試驗分(fen)析🙇🏻測量誤差(cha)，與結算方進(jìn)行誤差♻️修正(zhèng)；采用誤差測(ce)量設備對測(ce)量誤差進❄️行(háng)測量和修正(zheng)，并以♈此作爲(wèi)結算依據。

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