讨论流量计孔径比对天然气输差的影响.doc

1、讨论流量计孔径比对天然气输差的影响摘要：输差的大小是衡量一个企业计量交接工作是否正常的重要数据，如果计量输差超出了控制的标准，就会造成成品油交接计量的无序发展，引起内部经济效益的流失。因此，在对油气的输差进行控制是提高企业效益和降低经济成本的重要途径。在实际的应用过程中，差压式流量计在流量计量工作中占据着相当大的比重，但是采用这种计量方法使供气方和用气方在所量交接中往往存在着较大的输差。本文就通过对天然气流量计量和检测原理等方面对差压式流量计的孔径比对天然气输差的影响做了简单的概括和分析。 关键词：流量计 孔径比 天然气 输差 影响 中图分类号：F470.22 文献标识码：A 天然气的流量计量

2、在天然气工业中是一项十分重要的工作，它的准确性直接关系到整个产业的经济效益，在我国的目前管道天然气计量中,95%以上仍采用标准孔板差压式流量计，而孔板差压式流量计的孔径比是影响天然气输差的一个重要因素。 1 天然气流量计量 天然气的流量计量可分为精确计量、实时计量和经济计量。其中精确计量能保证在输气站上的交易公平的进行，对天然气的供给、输出和消费进行统一的管理，控制天然气的库存量，将输差降低到最低的限度，避免输气监测的争端，提高服务质量；实时计量能帮助输气公司的运营状态进行优化，能够很大程度上提高系统的生产能力，并对市场的变化作出准确快速的反应；经济计量符合效益最大化的经营理念的要求。天然气的

3、计量成本取决于其计量系统投入的资金多少以及运行维护所花费用。 1.1 天然气气流量计量的特点 （1）流动状态直接影响流量测量的精度由用气量、阀门开关、压缩机的启停等原因都会导致天然气压力和流量的波动，尤其是管路中带有往复式压缩机，流量压力是脉动的，这对流量测量的准确性都会有影响。（2）天然气的组分是变化的，不同流体的物理和化学性质对测量仪表的要求不同，而天然气是一种产自地下的混合气体，不同气田（或油气田、油田） ，同一气田不同区块、不同气井、不同开采时期以及在天然气处理、集输过程中，其组分都会不同或发生变化，而且天然气含水和腐蚀性组分等，都对流量测量仪表本身和修正提出了要求。 （3）目前天然气

4、流量测量应用最多的是标准孔板流量计，天然气流过流量计产生压力损失，力求减少流量计的压力损失或实现非接触式流量测量是发展方向。 （4）由于天然气的可压缩性，体积流量应规定所处状态，我国通常采用的是所谓的工程标准状态：压力 1.01325105Pa，温度 293.15K。 （5）天然气是易燃易爆气体，在选用配套电气仪表时必须采用防爆型或本安型，确保测量系统乃至整个输气系统的安全。 1.2 流量测量方法及仪表 天然气流量测量方法，按测量参数可分为容积流量、质量流量和能量流量三种。其中能量流量测量是直接测量天然气流过的热量的多少，用户使用燃气与组分无关，按热量多少取费，更具有科学性和经济价值，是未来计

5、量发展的趋势， 1.2.1 差压式流量计 在我国的管道天然气计量工程中,标准的孔板差压式流量计占到了总体的 95%,通过对流过标准孔板的天然气压力、差压和温度等参数进行间接的测量,并按照经验公式计算出天然气体积流量。 1.2.2 容积式流量计 气体腰轮流量计也称罗茨流量计,它是一种典型的容积式流量计,多用于连续测量流经管道的气体的总量(累积流量) 。测量腰轮转速,即可得出单位时间内的流量,即平均瞬时流量。容积式流量计的显示值一般为工况下体积流量,换算到标准状态采用人工计算,温度、压力值采用长期平均值或估计值。 1.3 对性能要求和规范方面的考虑 在测量方法确定以后，选择仪表在性能要求方面的考虑

6、内容有：流量还是总量、精度、重复性、线性度、流量范围和范围度、压力损失、输出信号特性和响应时间等。不同测量对象有各自测量目的，在仪表性能方面侧重点不同，例如商贸核算和储运对精度要求较高；过程控制连续测量通常只要求良好的可靠性和重复性，而把精度放在次要地位。 2 天然气检测原理和不确定度 2.1 天然气测量原理 在天然气的流动经过节流装置时，流束在孔处会形成局部的收缩，在这种情况下就导致了流速变大和静压力的减小，这样在孔板的前后就产生了静压力差（差压） ，而且气流的流速越大，静压力差（差压）也就越大，这样我们就可以通过对差压大小的测量来衡量天然气在经过节流装置时的流量。这种测量流量的方法的基础是

7、能量守恒定律和流动连续性方程，假设未经校准的节流装置与已经过充分实验校准的节流装置几何相似和动力学相似，则流量计算值在标准所规定的不确定范围内。质量流量与差压的关系由天然气质量流量计算基本公式确定。 2.2 不确定度 流量测量不确定度可用绝对值或相对值表示。流量测量结果可用下列任一形式表示： （1）流量等于 qmqm 或 qvnqvn； （2）流量等于 qm(1e)或 qvn(1e)； （3）流量等于 qm 或 qvn，不确定度在 e100%之内。 其中，不确定度 qm 和流量 qm 或不确定度 qvn 和流量 qvn 具有相同的单位，而相对不确定度 e（等于 qm/qm 或 qvn/qvn）

8、为量纲为1 的数。为方便起见，要区分由使用者进行测量的不确定度与所规定的各个量的不确定度之间的差别。后者的不确定度是关于流出系数和可膨胀系数的不确定度，以及由于使用者无法控制它们的大小而不得不取允许变化的最大值。这些不确定度的产生是由于允许几何尺寸的微小变化和由于研究这些数值时不可能在理想条件下进行而造成的。 3 差压流量计特点 3.1 工作原理 差压式流量计的工作原理是当充满圆管的天然气流体通过管道内部安装的节流装置时，流束会在节流件处形成局部的收缩，致使其流速变大，静压力减小，在这种情况下节流件的前后就产生了压力差。压力差的数值可通过差压计检出，流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压

9、值有确定的数值关系。 3.2 优缺点分析 差压流量计的优点是结构简单，无可动部件；可靠性较高；复现性能好；适应较广，它适用于各种工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，可以配用通用差压计，且装置已经标准化。但它仍然还存在着一些缺点，例如它的安装要求严格，流量计前后要求较长直管段；测量范围窄，一般范围度为 3：1；压力损失较大；对于较小直径的管道测量比较困难而且精确度不够高。 4 流量计孔径比对天然气输差的影响 差压流量计的计量系统的误差由随机产生的误差、已有系统产生的误差、未定系统产生的误差三部分组成。而原始计量结果是经过多次测量后取的平均值，根据误差理论可知，当测量的次数足够的多时其误差可以

10、忽略不计。对于已定系统产生的误差，一般尽量在测量中对已定系统误差进行修正，因此，理论分析讨论计量装置的误差实际上只考虑仪表本身带来的未定系统产生的误差。为了能更直观的分析流量计孔径比对天然气输送的影响，我们可以采用 CFD 通用软件 PHOENICS 对输差现象进行数值模拟。通过数值模拟，我们可以建立不确定度和孔径比 的关系，从经过 PHOENICS 软件模拟及上述不确定度与流量的计算公式我们可以确定，孔径比越高，不确定度也就越高，所造成的天然气输差也就会越大，因此，在实际应用时，应尽量的减小孔径比，避免采用孔径比大的孔板。 结束语：通过以上对流量计计量特点和计算公式以及流量计特点的分析，采用 CFD 通用软件 PHOENICS 对输差现象的数值模拟，我们可以知道孔径比对天然气输差的影响主要是对不确定度的影响，而且孔径比和不确定度成正比例关系，为了减小天然气的输差就要在规定的范围内减小孔径比，从而相应的降低不确定度。 参考文献： 1 卢炤玥 天然气输差原因分析与控制初探 中国高新技术产业 2012（29） 2 郝明 流量计孔径比对天然气输差的影响 内蒙古石油化工 2010（04） 3 徐庆磊 刘颖 段永红 天然气输差问题的分析与研究 内蒙古石油化工 2007（11）