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不得不知道的天然气计量技术

日期:
2019-11-01
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摘要:

天然气是非常重要的清洁优质动力,已广泛地用于国民生产和日子的各个领域。现在,在世界动力消费结构中,天然气消费占动力消耗总量的比例逐渐进步。在天然气产业的飞速开展过程中,天然气动力的有用计量,是科学管理动力,完成节能降耗,进步经济效益的重要手法。怎样将天然气丈量外表与计量基规范树立起有用的溯源链,保证其量值、可靠和统一也是必须得以注重的命题。经过多年的探究和开展,现在国内外已在天然气生产、交易和运用中开展了大量天然气计量办法,这些办法首要可归结为流量计量和能量计量两大类。本文简要梳理了现有的各类天然气计量办法及各自特点,并就现在国内天然气计量存在的问题进行了讨论。

 

1天然气流量计量技能

国内遍及运用的最经典的天然气计量办法是体积流量计量,指计量必定时间内流经关闭管道横截面的天然气体积流量。随着天然气在一次动力中的比例逐年添加,天然气流量计的运用数量急剧添加,种类日益增多,常用的用于天然气体积流量计量的外表包含差压式流量计(如孔板)、速度式流量计(如涡轮流量计)、容积式流量计(如罗茨流量计)等。

 

因为用于天然气交易计量的天然气流量外表须经过严厉的周期检定或校准,因而很多都相继建成了具有较高水平的天然气流量规范设备,并形成了相应的天然气流量量值溯源系统或传递系统。现在国内外天然气体积流量规范设备首要选用直排法和环道法两种办法。

 

直排法使用输气管线上下游或高低压储气库之间的压差来完成气体直排,从而完成体积流量检测。常用的直排法气体流量规范设备的类型,原理,介质和不确定度如表1所示。现在,除石油天然气大流量站少数几套规范设备选用天然气实流介质,并完成了压力可在必定范围内可调外,其他直排法规范设备大多选用空气作为丈量介质且压力温度不可调理。

 加气机检定装置

环道法气体流量规范设备使用一台循环动力设备将低压气体增压,并在检测管路形成一个闭环通道进行天然气流量计检定或校准作业。所选用的介质气体有天然气、空气、二氧化碳等。环道法天然气流量规范设备对外部气源的依赖性小,可在必定范围内完成压力和温度操控,便于在所需要的特定的温度压力条件下进行流量计检定或校准,气体也可以根据需要进行替换,因而表现出较好的使用远景。从二十世纪90年代起,在美国、加拿大、欧洲相继建成了气体环道用于气体流量外表的检测,达到的不确定度在0.15%~0.27%(k=2)之间。我国的气体环道起步较晚,直到近几年才开端关注其在天然气流量外表检测中的使用价值,并在北京、内蒙、武汉等地开端规划建造此类气体流量规范设备,望赶快完成突破和使用。

 

值得一提的是,近几年压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)快速开展,国内CNG和LNG加气机遍及选用质量流量计进行流量计量。加气机的检定也遍及开端选用与国际规范一致的质量流量(kg)为计量单位,由此促进了天然气质量流量计量的开展。根据质量计量的天然气规范设备首要包含质量法气体流量规范设备和规范表法气体流量规范设备。前者使用电子天平作为主规范器,首要用于送检加气机和加气机检定装置的检定/校准,后者首要选用质量流量计作为主规范器,用于加气机的现场检定。

 

2天然气能量计量技能

天然气作为用于焚烧的动力,其要害价值在于其供给的热量。而天然气是一种多组分混合气体,因为产地来历不同,各组分及含量也存在差异,这使得不同来历的同样体积/质量的天然气,其焚烧产生的能量也不同。因而,从科学公平计量的视点看,天然气能量计量比流量计量更加合理。

 

天然气的能量计量是在体积丈量的根底上,再丈量天然气发热量,用天然气单位体积的热量乘以天然气体积,以取得流经关闭管道横截面的天然气总能量。

 

天然气能量核算公式为:

 

E=Q×Hs(1)

 

其间E为天然气能量,Q为天然气体积流量,Hs为单位体积天然气的发热量。

 

丈量天然气体积流量的设备首要有孔板,超声流量计、涡轮流量计,旋进漩涡流量计和腰轮流量计等。发热量包含直接测定及直接测定两种办法。直接测定法运用天然气组成来核算天然气发热量,天然气组成一般选用气相色谱仪取得,日常计量交代大多选用此法。直接测定是经过焚烧必定量的气体直接取得气体的发热量,一般作为气相色谱直接测定法的核对和保证手法。

 

能量计量中流量及发热量均应溯源至计量基规范。流量丈量外表应选用气体流量计量规范设备溯源至基规范。发热量直接测定的量传和溯源经过气体规范物质进行。

 

我国现在已经根本具备施行能量计量的技能根底和条件,即包含体积流量计量技能、发热量测定技能、能量测定规范系统及能量测定量传溯源系统在内的较为完整的配套技能,整体技能水平也在不断进步,但能量计量现在没有得以全面推广施行。

 

 

3天然气计量问题讨论

3.1 实流检定/校准问题

 

随着天然气工业的快速开展,特别是输气管网的大规模建造,用于天然气计量的流量外表日益增多,其作业压力和温度范围不断扩大。然而现在对天然气流量外表进行检定/校准还大多选用以空气为丈量介质的气体流量规范设备在常温常压下进行。因为空气与天然气的物性差异,加上压力、温度等各种因素的影响,容易形成计量误差。

 

选用实际天然气介质在接近实际操作条件下进行检定/校准,可以减小介质物性参数和运转参数对流量计的影响,是天然气交易计量中更为有用且优先推荐的办法。现在随着国内外实流检定技能的成熟,天然气流量量值溯源正逐渐向实流检定/校准方向开展。

 

然而现在国内仅有少数几家机构具有天然气实流检测设备,其检测本钱高、周期长,受环境的影响大,此外还有温度不可调等缺陷,致使天然气实流检测办法的使用遭到很大约束,已远远不能满足日益添加的天然气流量外表的检测需求。新式的天然气环道设备有望满足实流检定/校准的需求,值得加速研究和使用。

 

3.2 在线检定/校准问题

 

天然气流量外表的检定/校准包含离线和在线两种办法。现在大多数情况采取的是离线检定/校准。离线检定/校准的缺陷在于操作较为繁琐,检定/校准需要时间较长,企业本钱添加。此外,离线检定/校按时实验室的装置条件和工况条件与在流量计现场作业条件不一致,会对计量成果带来无法修正的误差。

 

在线检定/校准可有用减小上述影响,是进步流量计量度、可靠性和削减计量本钱的最有用的办法。但现在真实实用的天然气流量外表在线检定/校准技能还较少,怎样研究和开展在线检定/校准技能,并从计量技能法规上对检定/校准办法、环境条件、装置条件等予以规范需要进一步探究。

 

3.3 能量计量的施行问题

 

天然气能量计量是现在国际上更流行的用于交易和消费的计量结算办法。北美、南美、欧洲和亚洲大多数的天然气交易、运送和终端消费均选用能量来计量和结算费用。

 

尽管我国现在已开始形成了能量计量系统,流量和发热量丈量设备、设备检定技能法规、赋值办法、丈量规范、量传和溯源链已日趋齐备,可开始满足能量计量的使用要求。但在气体规范物质制备、发热量直接测定技能方面还需进一步进步,法律法规及能量计量规范系统也需进一步完善,管理制度还有待树立,以赶快适应和推广从流量计量到能量计量的改变。

 

此外,施行能量计量是复杂的系统工程,触及面广,需要在技能,法规、方针、价格系统等多方面联合推进。

 

4结论

本文对天然气流量计量技能和能量计量技能的开展现状和特点进行了综述,并对天然气计量存在的问题进行了讨论。现有技能开展表明,有必要赶快推进天然气交易交代从流量计量向能量计量的改变,并着力解决天然气流量外表的实流检定/校准和在线检定/校准问题。

 

 


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