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公司新聞

天然氣流量計量技術(shù)的對比

      天然氣作為一種上等能源和化工原料其計量越來越被人們重視。歐美等工業(yè)化水平較高的發(fā)達(dá)國家,對天然氣計量技術(shù)的研究起步較早,投人的資金及科技力量較大,尤其是對貿(mào)易天然氣的計量十分重視。從流量計選型上,歐洲主要使用渦輪、腰輪流量計,如在荷蘭渦輪、腰輪流量計的使用約占80%,在加拿大渦輪流量計的使用約占90%,而美國則以使用孔板為主,約占80%。從整體上來看,在流量計使用上,70年代形成了孔板使用高潮,80年代形成了渦輪流量計使用的高潮,90年代中后期則掀起了超聲流量計熱潮。 

       在流量標(biāo)準(zhǔn)方面,各國流量工作者花費了大量時間,付出了艱苦的努力,在分析總結(jié)大量的實驗和應(yīng)用數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,相繼推出具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)如天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)孔板計量標(biāo)準(zhǔn)(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標(biāo)準(zhǔn)(AGA No.7)、天然氣及其他烴類氣體的壓縮性和超壓縮性標(biāo)準(zhǔn)(AGA No.8)、用氣體超聲流量計測量天然氣標(biāo)準(zhǔn)(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標(biāo)準(zhǔn)(ISO5167)、氣體渦輪流量計標(biāo)準(zhǔn)(ISO9951)、氣體超聲波流量計標(biāo)準(zhǔn)(ISO/TR12765)以及天然氣壓縮因子計算標(biāo)準(zhǔn)(ISO/DIS12213)等,這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程對天然氣流量計量具有積極的指導(dǎo)意義。 

       與此同時,在國外人們從重視干標(biāo)法逐步過渡到實流檢定的思維模式—一重視量值溯源與量值傳遞工作,相繼出現(xiàn)許多實流檢定實驗室,如美國科羅拉多工程實驗室(CEESI)、美國西南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大標(biāo)定站(TCC)、德國(Pigsar)、英國國家工程實驗室(NEL)、日本國家計量院(NRLM)。 

       近幾年,國際法制計量組織(OMIL)氣體計量分委員會歐共體起草了國際建議PREN1776“天然氣計量系統(tǒng)基本要求”,較詳細(xì)地規(guī)定了天然氣計量系統(tǒng)的組成和對輔助設(shè)備的具體要求,對天然氣計量系統(tǒng)的設(shè)計原則及設(shè)計指南,計量系統(tǒng)的在線檢定、安裝和操作維護等進行了規(guī)定。 

       我國天然氣計量起步較晚,氣藏主要分布在四川、長慶、新疆,儀表的使用選型主要使用孔板,其比例約占88%,采用幾何檢定法。從70年代以來,我國參照國外系列標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合自己的實際情況,在天然氣儀表的設(shè)計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質(zhì)分析等方面作了相應(yīng)的工作,得出一些較重要的結(jié)論,同時對現(xiàn)場阻力件、復(fù)雜工況影響,摸索出了一些成熟的經(jīng)驗,在標(biāo)準(zhǔn)方面形成了《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計量方法》(SY/T6143-1996)標(biāo)準(zhǔn)、等效采用ISO5167形成GB2624標(biāo)底,但就總體水平,與國外還存在顯著差距。 

  近幾年,我國天然氣計量技術(shù)新進展 

       我國大量使用的孔板節(jié)流裝置及其二次儀表雙波紋管差壓計的計量技術(shù),由于其固有的缺陷,如孔板在使用過程中的不斷磨損、腐蝕;現(xiàn)場阻力件組合形式遠(yuǎn)不止標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的7種情況;現(xiàn)場旋渦流、脈動流影響因素復(fù)雜;對于氣量波動大、變化頻率高的狀況適應(yīng)性差;導(dǎo)壓管易引起信號滯后等[1],不能保證其計量準(zhǔn)確度,這給流量工作者帶來了新的研究課題。近幾年來,我國天然氣計量技術(shù)取得了以下一些新的進展。 

    l、孔板節(jié)流裝置二次儀表智能化 

       1998年以來,在二次儀表方面,對部分天然氣計量裝置進行了改造,現(xiàn)場逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送器,流量計算機以取代雙波紋管差壓計,從而實現(xiàn)計量自動化。該系統(tǒng)變送器具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好,可利用它的通訊功能進行在線故障診斷、組態(tài)和校驗,天然氣流量計量逐步走向在線、智能、實時計量。 

    2、適應(yīng)中小流量的新型智能式流量計應(yīng)用 

       為解決部分現(xiàn)場在中小流量和中低壓情況下流量波動較大,孔板計量準(zhǔn)確性較差的特殊難題,國內(nèi)推出智能漩進旋渦流量計、智能渦輪流量計,該類流量計能在線采集壓力、溫度、工況流量、標(biāo)定流量、實時修正壓縮因子以及自動進行溫度、壓力補償。經(jīng)過實流標(biāo)定和在現(xiàn)場較大范圍應(yīng)用(如四川、新疆、大港、大慶等),效果較好。近期又出現(xiàn)了該類型的雙探頭智能流量計,抗干擾能力進一步增強。 

    3、高壓大流量計量技術(shù)研究 

       隨著國外氣體超聲流量計的迅速發(fā)展,我國及時跟蹤國外先進計量技術(shù),自1999年以來,由國家原油大流量計量站成都天然氣流量分站(以下簡稱計量分站)牽頭,對具有典型代表的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國Contronlotron所生產(chǎn)的氣體超聲流量計進行了實流測試,研究在理想安裝條件、非理想安裝條件、旋轉(zhuǎn)不同角度安裝條件、帶壓更換超聲換能器、不同壓力條件、聲道故障狀態(tài)的性能并進行現(xiàn)場應(yīng)用。得出氣體超聲流量計干校后仍需實流檢定和周期送檢等重要結(jié)論[2]。經(jīng)過天然氣實流測試后,北京、大慶、新疆、四川、天津、河北等已逐步引進氣體超聲流量計約40臺??趶皆贒N150mm-DN400mm之間,不確定度為0.5%-1.0%。 

      4、實流檢定技術(shù)的發(fā)展 

       過去標(biāo)準(zhǔn)孔板一直沿用“幾何檢驗法”,流量檢定裝置通常使用空氣作介質(zhì),負(fù)壓檢定。1996年華陽計量分站建成,該站擁有mt原級標(biāo)準(zhǔn)裝置,總不確定度為0.1%和從美國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級標(biāo)準(zhǔn)裝置,總不確定度為0.25%,具備天然氣流量實流檢定條件。*近4年,實流檢定技術(shù)日趨成熟,已建立起全套天然氣實流檢定方法、程序、管理制度,并與國外如美國、荷蘭、英國、德國等技術(shù)和水平逐步靠近。為了更好地模擬現(xiàn)場工況,減少裝載、運輸帶來的系列困難,控制和合理減少現(xiàn)場計量誤差,我國實流檢定逐步從室內(nèi)走向現(xiàn)場。如,國家原油大流量計量站(大慶)的移動式音速噴嘴標(biāo)定車(壓力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h),計量分站新購置的移動式氣體超聲流量標(biāo)定車(壓力6.4MPa、管徑DN600mm、工況流量80-8000 m3/h)。 

    5、標(biāo)準(zhǔn)的逐步完善與統(tǒng)一 

       孔板標(biāo)準(zhǔn)由SYL04-83升級為SY/T6143-1996,現(xiàn)正準(zhǔn)備升為國家標(biāo)準(zhǔn);《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等效采用AGA NO.9,同時也參考了ISO/TRl2765的部分內(nèi)容,2001年4月,已通過國家專標(biāo)委評審?!短烊粴庥嬃肯到y(tǒng)技術(shù)要求》,非等效采用PREN1776:《天然氣測量系統(tǒng)基本要求》,2001年8月,已通過國家專標(biāo)委評審。目前正準(zhǔn)備起草《用渦輪流量計測量天然氣》國家標(biāo)準(zhǔn)。 

    6、國際流量比對 

       國外流量比對起步較早,*近幾年華陽計量分站在天然氣流量方法與美國CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進行了初步的流量比對工作,結(jié)果基本一致。2000年在巴西舉行的第10屆國際流量會議中國作為會員正式參加國際循環(huán)比對工作組(BIPM/CIPM/CCM下屬流量測量工作組WGFF)**次會議[3]。2001年4月初,我國在土耳其參加了**屆國際流量工作組(BIPM/CIPM/CCM/WGFF)會議。 

    7、科研技術(shù)與國際學(xué)術(shù)交流活動 

      近幾年來,我國天然氣流量計量取得較大科研成就。比較典型的科研項目有:“天然氣、空氣、水為介質(zhì)對孔板計量性能的影響研究”、“天然氣計量技術(shù)研究”、“氣體超聲流量計的測試與現(xiàn)場應(yīng)用研究”、“新型流量計及新型整流器的研究與應(yīng)用”、“安裝條件對孔板影響因素的研究”等。 

       我國參與國際計量學(xué)術(shù)活動比較頻繁,如:參加美國API會議、參加英國國際法制計量組織(OMIL),主持和申辦國際流量測量學(xué)術(shù)會議FLOMEKO和ISO/TC193等。 

  天然氣計量新的觀念與發(fā)展趨勢 

       隨著中國加入WTO,外資企業(yè)不斷進人我國天然氣市場以及引進國外天然氣的可能性、天然氣計量與國際接軌即將成為面對面的現(xiàn)實[4],其計量觀念與發(fā)展趨勢也將由此而發(fā)生系列變化。分析表明,下一步我國天然氣計量將向以下七方面發(fā)展: 

    l、計量方式向自動化、智能化、遠(yuǎn)程化計量方式發(fā)展 

       由于電子技術(shù)、計算機以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展,天然氣計量已逐步向在線、實時、智能靠近,同時依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊、控制和管理,如SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用和智能渦輪流量計智能系統(tǒng)。 

    2、檢定方式、量值溯源從靜態(tài)單參數(shù)向動態(tài)多參數(shù)溯源發(fā)展 

       過去流量計檢定方式通常采用檢定靜態(tài)單參數(shù)方法,如標(biāo)準(zhǔn)孔板依靠幾何檢定法檢定孔板的8個幾何靜態(tài)單參數(shù)來保證流量計的準(zhǔn)確。隨著國內(nèi)國外實流檢定技術(shù)的成熟,天然氣流量量值溯源正逐步向?qū)嵙鳈z定方向發(fā)展,即以實際天然氣介質(zhì)、在接近實際現(xiàn)場工況等條件下對流量的分參數(shù)如壓力、溫度、氣質(zhì)組分和流量總量進行動態(tài)量值溯源。 

    3、儀表選型從單一儀表向多元化儀表發(fā)展 

        過去流量儀表選型比較單一,近幾年隨著對流量計的研究和開發(fā),不同的流量計有不同的特點和適應(yīng)范圍,流量儀表選型由此呈現(xiàn)從單一儀表向多元化儀表方向發(fā)展
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