摘(zhāi)要:爲了(le)提高天(tiān)然氣附(fu)加值,各(gè)油氣田(tián)紛紛采(cǎi)用深冷(leng)方式🌈從(cong)天然氣(qi)中分離(li)出乙烷(wán)氣體作(zuò)爲産品(pin)銷售。但(dan)乙烷氣(qì)體的組(zǔ)分、密度(du)與常規(guī)的天然(ran)氣存在(zai)較大差(cha)異，緻使(shǐ)貿易交(jiao)接計量(liàng)沒有🐆可(kě)參照的(de)國家及(jí)行業标(biao)準。爲了(le)提高乙(yi)烷氣體(ti)計量的(de)精度,應(yīng)選擇正(zheng)确的測(cè)量方法(fǎ),通過比(bǐ)較常用(yòng) 氣體流(liu)量計 的(de)測量原(yuan)理,分析(xī)了壓縮(suo)因子計(ji)算的精(jing)度對氣(qi)體🈲體積(jī)測量精(jīng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度的影(yǐng)響程度(dù)，最終推(tuī)薦采用(yòng)質量流(liú)星計進(jin)行乙烷(wán)氣體交(jiāo)接計量(liàng);同時結(jié)合質量(liang)流星計(jì)的工🌈作(zuò)原理和(he)現場實(shi)際使用(yòng)過程中(zhong)的經驗(yàn),對質量(liang)流量計(jì) 的檢定(ding)、安裝和(hé)使用等(děng)環節提(tí)出合理(lǐ)化建議(yi),以便爲(wèi)更多天(tiān)然氣附(fù)加産品(pǐn)的交接(jie)計量提(ti)供技術(shù)支撐。
　　乙(yǐ)烷與液(yè)化氣、穩(wěn)定輕烴(ting)和穩定(ding)凝析油(you)等原料(liào)相比，具(jù)有乙烯(xi)轉換率(lü),是優質(zhi)的乙烯(xi)原料。近(jin)年來各(ge)油田公(gōng)司通過(guò)對油氣(qì)田産出(chu)的天然(ran)氣進行(hang)增壓🌏深(shen)冷将乙(yǐ)烷氣體(tǐ)分離後(hou)輸送到(dào)煉化企(qi)業，作爲(wei)乙烯生(sheng)産的原(yuan)料,提高(gāo)♊天然氣(qi)的💞附加(jia)價值💃🏻。作(zuò)爲交接(jiē)🚶産品的(de)管輸🔴乙(yǐ)烷氣體(tǐ)其組分(fèn)、密度與(yu)管輸天(tian)然氣🆚存(cún)在較大(da)差異。目(mu)前天然(rán)氣交接(jie)計量過(guò)程中執(zhí)行國家(jia)及行業(yè)标準不(bu)适用于(yú)乙烷氣(qì)體，需要(yao)探讨适(shi)合乙烷(wán)氣體交(jiao)接計🛀🏻量(liang)的測方(fang)法，以确(que)保乙烷(wan)氣體交(jiao)接計量(liang)💃數據正(zhèng)确、公🔞平(ping)、公正。
1常(cháng)用天然(rán)氣标準(zhun)體積計(jì)算方法(fǎ)
　　目前國(guo)際上天(tiān)然氣貿(mao)易交接(jie)普遍采(cǎi)用超聲(shēng)、 渦輪流(liu)量計 、旋(xuan)進旋渦(wō)、孔闆等(děng)計量儀(yi)表。其中(zhong)超聲、渦(wo)輪、 旋進(jìn)旋渦流(liú)量計等(deng)計 量儀(yi)表直接(jiē)測量均(jun)爲氣體(tǐ)的工況(kuang)體積量(liàng)，然後通(tōng)過氣體(tǐ)方🆚程公(gōng)式(1)對工(gong)況體積(ji)量Vg進行(hang)補償計(jì)算，最終(zhong)換🐅算爲(wèi)标準🌈狀(zhuang)态♉下體(tǐ)☂️積量V,進(jìn)行交接(jiē)11。

　　式中:Vn爲(wei)标準狀(zhuang)态下的(de)體積，Nm3;pn爲(wèi)标準大(dà)氣壓力(lì)，0.101325Pa;T.爲标準(zhǔn)狀态下(xià)👈的絕對(dui)溫度(293.15),K;Z.爲(wèi)标準狀(zhuàng)态下的(de)壓縮因(yin)子;Vg爲工(gōng)作狀态(tai)下的體(ti)🔴積，m3;pg爲工(gōng)作狀态(tài)下的絕(jué)對壓力(li)，Pa;Tg爲工作(zuo)狀态下(xià)的絕對(duì)溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介(jie)質攝氏(shi)溫度,℃;Zg爲(wei)工作狀(zhuàng)态下的(de)壓縮因(yin)子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biao)準孔闆(pan)測天然(rán)氣》中測(cè)量天然(rán)氣的質(zhì)量流量(liang)⚽qm計算方(fāng)法如公(gōng)式(2)和公(gong)式(3)所示(shì):

　　式中:qm爲(wei)天然氣(qi)的質量(liàng)流量，kg;C爲(wèi)流出系(xi)數，與節(jiē)流裝置(zhi)的幾何(he)👈尺🐆寸和(hé)雷諾數(shu)相關;b爲(wei)直徑比(bi)，孔闆開(kāi)孔直徑(jìng)與上遊(yóu)測量管(guǎn)内徑之(zhī)比;ε爲可(ke)膨脹系(xi)數,對于(yu)給定的(de)計量裝(zhuāng)置該值(zhi)取決于(yu)流體靜(jìng)壓、孔闆(pǎn)前後差(cha)壓和等(deng)熵指數(shù);d爲孔闆(pan)開孔直(zhi)徑，m;△p爲孔(kǒng)闆前後(hou)斷面差(cha)壓，Pa,可以(yi)采用蹉(cuo)壓變送(sòng)器正确(que)測量;ρ1爲(wèi)介質工(gong)作狀态(tài)下的密(mì)度,kg/m3。由公(gōng)式(3)計算(suàn)得出:

　　式(shì)中:M爲于(yú)空氣的(de)摩爾質(zhi)量,值爲(wèi)289626kg/kmol;G爲天然(rán)滇實相(xiàng)對密度(du);R爲🏃🏻‍♂️通用(yong)氣體常(chang)數,值爲(wei)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空(kōng)氣在标(biao)準參比(bi)條件下(xià)的⭐壓縮(suō)因子，值(zhi)爲0.99963。
　　式(1)(2)(3)中(zhōng)ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shu)爲标準(zhǔn)大氣壓(ya)、絕對溫(wen)度、通用(yòng)氣體常(cháng)💃數等常(cháng)數或與(yu)流量計(jì)尺寸相(xiàng)關的常(chang)量，取值(zhi)确定，不(bú)影響計(jì)量值的(de)精度。而(ér)Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(bian)量,其測(ce)量的精(jīng)度直接(jie)影響計(ji)量值的(de)精度。GB18603《天(tian)然氣計(jì)量系統(tong)技術要(yào)求》附錄(lù)A對以上(shàng)變量的(de)精度提(tí)出明确(què)的要求(qiú)[3),具體要(yào)求見表(biǎo)1。
　　表中溫(wēn)度、勵、工(gōng)作條件(jian)下的體(tǐ)積流量(liàng)均爲直(zhí)接測量(liang)參🌈數,并(bìng)且可以(yǐ)通過選(xuan)用高精(jing)度的測(cè)量儀表(biao)降低測(cè)量誤差(cha)。而👨‍❤️‍👨氣體(tǐ)🌏的壓縮(suo)因子是(shì)一個非(fei)直接測(cè)量量，其(qi)大小與(yǔ)氣體的(de)組分、高(gao)位發熱(rè)量、相對(duì)密度、壓(yā)力和溫(wēn)度等狀(zhuang)态♋參數(shù)相關。
2壓(yā)縮因子(zi)對氣體(tǐ)标準體(tǐ)積計算(suàn)的影響(xiǎng)
　　目前國(guo)際上推(tui)薦采用(yòng)AGA892DC和SGERG-88方程(cheng)計算工(gong)作狀态(tài)下天然(ran)氣壓縮(suo)⛹🏻‍♀️因🛀子。我(wo)國起草(cao)發布《天(tiān)然氣壓(yā)縮因子(zi)的計算(suàn)》GB/T17747--2011也采用(yong)以❄️上兩(liǎng)種不同(tong)方法計(jì)算天然(rán)氣壓縮(suō)因子。國(guó)際上多(duō)數流量(liang)㊙️計生産(chǎn)廠家在(zai)流量計(jì)算機中(zhōng)置入以(yi)上兩種(zhǒng)壓縮因(yīn)子計算(suàn)軟件。但(dàn)是兩種(zhong)壓縮因(yin)子計算(suàn)方法對(duì)管輸天(tiān)然氣的(de)組成範(fan)圍有所(suo)限制，當(dang)天然氣(qì)中乙烷(wan)含量超(chāo)出20%後,計(jì)算的壓(yā)♉縮因子(zi)不确定(dìng)🌈度20.5%。通常(cháng)管輸乙(yi)🔞烷氣體(ti)中乙烷(wan)含量≥95%,遠(yuǎn)遠🈲超出(chū)AGA8-92DC和SGERG-88方程(cheng)的适用(yòng)🈲範圍。壓(ya)縮因子(zi)計算❌的(de)不确定(dìng)度難以(yǐ)估算,直(zhí)接影響(xiang)交接計(ji)量的不(bú)确定度(du)。
3質量流(liu)量計工(gōng)作原理(li)
　　由于乙(yi)烷氣體(ti)壓縮因(yīn)子計算(suan)的不确(que)定度難(nan)以估計(ji)，因此😍在(zai)流量計(ji)選型過(guò)程中應(yīng)該避開(kāi)壓縮因(yin)子計算(suan)過程，建(jian)議選擇(ze)科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)計量乙(yi)烷氣體(tǐ)。
　　科裏奧(ao)利質量(liàng)流星計(ji)(簡稱科(ke)氏力流(liú)星計)是(shì)一種利(lì)用流體(tǐ)在振動(dòng)管中流(liu)動而産(chan)生與質(zhi)量流量(liàng)成正比(bǐ)✍️的科裏(lǐ)奧利力(li)的原理(lǐ)來直接(jiē)測量質(zhi)量流量(liang)的儀表(biao)。流量計(jì)由振動(dong)管、電磁(ci)驅動器(qì)和檢測(cè)器組成(cheng)。振動管(guǎn)(測量管(guan)道)是敏(min)感器件(jiàn),有U形、0形(xing)、環形、直(zhí)管形及(ji)螺旋形(xing)等幾種(zhong)形狀,振(zhen)動管有(you)單管、雙(shuāng)管和多(duō)管等形(xíng)式，但基(ji)本原理(li)相同。
　　U形(xing)管式科(ke)氏力流(liu)量計的(de)測量原(yuán)理如圖(tú)1所示。U形(xíng)管的🐕兩(liǎng)個開口(kou)端固定(dìng)，流體由(you)此流入(rù)和流出(chū)。U形管頂(ding)端裝有(you)電磁驅(qu)動器，用(yong)于☂️驅動(dong)U形管沿(yán)垂直于(yu)U形管所(suǒ)在平❄️面(mian)的方向(xiang)以0-0爲軸(zhou)按固有(you)頻率💯振(zhen)動。U形管(guan)的🌈振動(dong)迫使管(guan)中流體(ti)在沿管(guan)道流動(dong)的同時(shí)又随管(guan)道作垂(chuí)直運💔動(dong)，此時流(liú)體☔将受(shòu)到科氏(shì)力的作(zuo)用，同✏️時(shi)流體以(yi)反作用(yong)力作用(yòng)于U形管(guǎn)。流體在(zai)U形管兩(liǎng)側💚的流(liú)動方🥰向(xiang)相反，所(suo)以作☁️用(yòng)于U形管(guǎn)兩側的(de)科氏力(lì)大小相(xiang)等方向(xiàng)相反，從(cong)而使U形(xíng)管受到(dao)一個力(li)矩的作(zuo)用，使得(dé)振動管(guan)繞R-R軸産(chǎn)生扭🌈轉(zhuan)變形，該(gāi)變形量(liàng)的大小(xiao)與通過(guo)流量計(ji)的質量(liang)流量具(jù)有确定(ding)的關系(xi)。檢測器(qi)測得👨‍❤️‍👨這(zhe)個變彩(cǎi)量🐕，即可(ke)測得管(guan)内介質(zhì)的質量(liang)流量。

　　科裏(lǐ)奧利流(liu)量計可(kě)以将被(bei)檢測的(de)流體質(zhì)量流量(liang)📱直接體(ti)現出來(lai),質量作(zuo)爲物質(zhi)本身的(de)屬性其(qí)大小不(bu)随溫度(du)、力等參(can)數改變(biàn)而改變(bian),計量數(shu)據可直(zhí)接用于(yú)供需雙(shuāng)方交接(jiē)計👄量。此(ci)外可以(yǐ)正确測(ce)量氣體(tǐ)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻組分，采(cǎi)用GB/T11062-2014《天然(ran)氣發熱(re)量、密度(du)、相對密(mì)度和沃(wo)泊指數(shu)的計算(suan)方法》正(zhèng)确計算(suan)乙烷氣(qi)體标㊙️準(zhǔn)狀況下(xià)的密度(dù)，進而得(dé)到氣體(tǐ)标準狀(zhuàng)況下的(de)體積流(liu)量🧡，甚至(zhì)⚽熱:值流(liú)量。
4存在(zai)的問題(tí)及建議(yi)
4.1檢定問(wen)題
　　由于(yú)氣體實(shí)流檢定(ding)成本高(gao)，送檢周(zhou)期長，因(yin)此質量(liang)流量計(jì)的🌐用戶(hu)通常選(xuan)擇采用(yòng)液體(水(shui))對流量(liàng)計進行(hang)檢定/校(xiao)準。針對(dui)液體檢(jiǎn)定的數(shù)據是否(fou)能夠真(zhen)實反映(ying)氣體介(jiè)質運行(hang)工況下(xia)
的計量(liàng)性能，在(zài)設備投(tóu)用前分(fen)别采用(yòng)水和天(tiān)然氣🌂兩(liang)種介💋質(zhi)對相同(tong)型号的(de)2台流量(liang)計進行(háng)了檢定(dìng)。試驗數(shu)💛據如表(biǎo)2所示。
由(you)表2可知(zhi):
(1)同-台質(zhi)量流量(liàng)計用于(yu)液體計(ji)量的精(jīng)度要高(gao)于氣體(tǐ)🔅計🥰量🍓的(de)🐕精度。主(zhǔ)要原因(yīn)是氣體(tǐ)的密度(du)要遠低(dī)于液體(ti)密度🈚，因(yin)此㊙️計量(liàng)🏃氣體🛀時(shi)，瞬時流(liu)量通常(cháng)低于流(liú)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計最(zuì)大量程(chéng)的
1/3,超出(chu)計量儀(yi)表的最(zui)佳運行(háng)範圍。
(2)循(xun)環水标(biāo)定的數(shù)據如不(bu)超出流(liu)量計的(de)精度等(děng)級的要(yào)求，氣體(tǐ)校準的(de)數據也(ye)能保持(chí)在測量(liàng)氣體規(gui)⭐定的精(jing)度等級(jí)✌️範圍内(nèi)。建議計(ji)量乙烷(wan)氣體的(de)質量流(liú)量計在(zài)不具備(bei)實流檢(jian)定條件(jiàn)的情😄況(kuang)下，可采(cǎi)用循環(huán)水進行(hang)檢定/校(xiào)準，但檢(jiǎn)定和校(xiao)準的流(liú)量點應(yīng)👨‍❤️‍👨接近實(shi)際運行(hang)工況下(xia)的質量(liàng)流量，并(bing)⭐按照液(yè)體計量(liang)精度等(děng)級的要(yao)求進行(hang)評價[81。
4.2消(xiāo)除安裝(zhuāng)應力
　　由(yóu)于管道(dào)伸縮變(biàn)形會造(zao)成應力(li)，使得傳(chuán)感器零(ling)點發生(shēng)變化，影(ying)響測量(liàng)精度。因(yin)此質量(liàng)流量計(jì)在安裝(zhuang)過程應(yīng)注意以(yi)下幾💔點(dian):.
(1)傳感器(qi)的安裝(zhuāng)位置避(bi)開由于(yu)溫度變(biàn)化可能(néng)弓|起伸(shēn)縮和✔️變(bian)形🧡較大(da)的工藝(yì)管段。
(2)傳(chuán)感器安(ān)裝法蘭(lán)必須與(yǔ)管道法(fa)蘭同軸(zhou)連接以(yǐ)減小安(ān)裝應力(lì)💃，保證測(ce)量精度(du)。
(3)應保證(zheng)與傳感(gan)器上遊(you)、下遊鏈(lian)接的管(guǎn)道有穩(wen)固支📞撐(cheng)物💋，支撐(cheng)🔱杆應以(yi)傳感器(qi)爲中心(xīn)對稱分(fen)布，支撐(cheng)杆與基(jī)礎牢固(gù)連接。傳(chuan)感器安(an)裝位置(zhì)附近管(guan)道線上(shàng)的閥]或(huo)泵都需(xū)要有其(qí)
自己的(de)支撐物(wù)，不與傳(chuán)感器共(gong)用同一(yī)支撐物(wù)。
(4)爲消除(chu)安裝應(ying)力，安裝(zhuāng)傳感器(qì)時應先(xian)配管，将(jiāng)工藝管(guan)線🌈、閥門(mén)與傳感(gan)器整體(ti)預先安(an)裝好并(bìng)吊裝，再(zài)将其與(yu)工藝主(zhǔ)管線焊(han)接,焊接(jie)時應使(shi)傳感器(qì)、閥門及(ji)工藝主(zhu)管線處(chu)于同鉛(qiān)垂面内(nèi)。

4.3壓力補(bu)償
　　力影(yǐng)響定義(yi)爲過程(cheng)壓力偏(pian)離檢定(dìng)/校準壓(yā)力而引(yin)❓起❗的傳(chuan)🆚感器靈(ling)敏度的(de)變化101。流(liu)體過程(chéng)壓力增(zeng)大會使(shǐ)測量振(zhen)動管呈(chéng)繃緊現(xian)象,這種(zhǒng)壓力效(xiao)應雖然(ran)影⭐響量(liàng)很小，但(dàn)是當使(shǐ)用🔅時過(guo)程壓力(lì)與标定(dìng)壓力相(xiàng)差很大(dà)時，對于(yú)高精度(du)質量流(liú)量計精(jing)度的影(yǐng)響還是(shi)不容忽(hū)視的，尤(you)其是對(duì)于管徑(jing)大、測量(liang)管壁厚(hou)小⛱️的質(zhì)量流量(liang)計影響(xiang)更大。
　　日(ri)常工作(zuò)中的壓(ya)力補償(chang)方法有(yǒu)流量系(xì)數标定(dìng)法📞、靜态(tai)壓力👅補(bǔ)👅償法和(hé)動态壓(yā)力補償(chang)法。具體(tǐ)方法可(ke)以根據(ju)現場的(de)運行工(gōng)作，參照(zhao)廠家的(de)說明書(shu)進行補(bu)償。對于(yú)運行✨壓(yā)力相對(dui)穩定🏃‍♀️的(de)計量工(gōng)藝，可采(cǎi)用靜态(tài)壓力補(bǔ)償法。根(gēn)據廠家(jia)提供的(de)流量計(jì)産品樣(yàng)本,可以(yǐ)查閱💜到(dao)需要進(jìn)行靜态(tai)壓力補(bǔ)償的流(liu)量計🔞型(xing)号，并粗(cu)分别找(zhao)出壓力(li)對流量(liang)和密度(dù)影響的(de)系數,然(rán)後用H
HART手(shǒu)抄器 或(huo)ProLinkI12.0軟件寫(xiě)入流量(liàng)計。
4.4避免(mian)雜質聚(jù)集
　　測量(liàng)管内壁(bì)磨損腐(fǔ)蝕或沉(chen)積結垢(gou)會影響(xiang)測量精(jīng)度,對于(yu)計🏃🏻‍♂️量介(jiè)質爲氣(qi)體的質(zhì)量流量(liang)計應采(cai)用外殼(ke)朝上水(shui)平安💃裝(zhuāng)、傾🎯斜45°或(huo)垂直安(an)裝傳感(gan)器3種方(fāng)式，如圖(tú)2所🌈示,避(bì)免冷凝(níng)液聚積(ji)在傳感(gǎn)器振動(dòng)管内。

4.5避免天(tiān)然氣冰(bīng)合物
　　在(zài)一定壓(yā)力、溫度(dù)下，天然(rán)氣中的(de)某些成(chéng)分與水(shuǐ)生成一(yī)♉種外形(xíng)像冰的(de)籠形化(hua)台物。氣(qi)體壓力(li)的波動(dòng)、流速突(tu)變産生(sheng)攪動會(huì)加速水(shui)合物的(de)形成，氣(qì)體的相(xiàng)對密度(du)越大生(sheng)成水合(he)物的溫(wēn)度範🔞圍(wei)越寬。科(kē)裏奧利(li)質量流(liu)量計振(zhèn)動管内(nei)徑細小(xiao)，在管路(lu)中屬于(yu)節流元(yuan)件,對氣(qì)流有一(yī)定🍓的擾(rao)動，乙烷(wán)氣體相(xiàng)對密度(dù)較天然(ran)大，在計(jì)量裝置(zhi)前後很(hěn)容易形(xing)成水合(he)物阻塞(sāi)管路。因(yīn)此在設(shè)計過程(cheng)中應盡(jìn)👨‍❤️‍👨可能減(jian)少計量(liang)線💚路中(zhōng)阻流件(jiàn)的設置(zhì),必要時(shí)需要對(duì)流量計(ji)進行保(bao)溫，避開(kāi)水合物(wù)形成🔆的(de)溫度及(ji)壓力範(fàn)圍。
5結束(shù)語
　　乙烷(wán)交接計(ji)量目前(qian)尚無可(kě)以遵循(xún)的國家(jia)或行業(yè)标準🔞，SYT6659--2016《用(yòng)科裏👄奧(ào)利質量(liàng)流量計(ji)測量天(tiān)然氣流(liu)量》标準(zhǔn)中規定(ding)适用的(de)天然氣(qì)💯相對密(mì)度範圍(wei)爲0.554~0.870，商品(pin)乙烷氣(qì)體的相(xiàng)對密度(du)超❄️出了(le)該⭐範圍(wei)，被排除(chu)在标準(zhun)的适用(yòng)範圍外(wai)。但是該(gai)标準在(zai)質量轉(zhuǎn)換體積(ji)量的計(jì)算方法(fǎ)并不涉(she)及壓縮(suo)因子的(de)計算,從(cong)理論上(shàng)講㊙️對氣(qi)體的真(zhen)實相對(dui)密度不(bu)應該有(yǒu)所限制(zhì)。如果将(jiāng)該标準(zhǔn)=氣體的(de)适用範(fàn)圍擴大(da),乙烷📞交(jiāo)接計量(liàng)就有☂️據(jù)可循了(le)。
　　乙烷氣(qi)體交接(jie)計量的(de)測量方(fāng)法不應(ying)僅局限(xiàn)于質量(liàng)流量計(ji)的測量(liàng)方法，可(kě)以進一(yī)步探索(suo)乙烷t氣(qì)體壓縮(suō)因子計(jì)算方法(fa)，對GB/T17747适🌂用(yòng)範圍進(jìn)行補充(chōng)，從而爲(wèi)乙烷氣(qi)體交接(jie)計量器(qì)🔞具選擇(zé)的多樣(yang)性提供(gong)技術支(zhi)撐。

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