随着(zhe)國内天(tiān)然氣市(shi)場需求(qiú)不斷增(zeng)加，天然(ran)氣對外(wai)🌈依存度(dù)持續走(zou)高，對國(guo)内天然(ran)氣的自(zi)采量增(zēng)幅提出(chū)了更高(gao)的要求(qiu)。山西的(de)非常規(gui)天然氣(qi)資源總(zǒng)量約占(zhàn)全 國的(de)1/3，煤層氣(qì)資源豐(feng)富，2020年全(quán)省煤層(ceng)氣開采(cai)💜量達到(dao)1×1010m3/a，在2025年将(jiāng)達到2×1010m3/a。渦(wō)輪流量(liang)計 由流(liú)體推動(dòng)葉輪 旋(xuan)轉，從而(er)産生與(yu)流量成(chéng)正比的(de)電脈沖(chòng)信号，具(jù)有精度(dù)高、重複(fu)性好、測(ce)量範圍(wéi)廣等諸(zhū)多優點(dian)💃。在天然(ran)氣💛計量(liang)💚的應用(yong)中，被測(ce)介質的(de)黏度、密(mi)度、髒污(wu)程度、管(guan)道安 裝(zhuāng)結構、脈(mo)動流和(he)組分等(deng)在不同(tong)的🆚場所(suo)各不🐅相(xiang)同，綜合(hé)各種影(yǐng)響🆚因素(su)後對渦(wō)輪流量(liàng)計的計(jì)量準确(que)度造成(chéng)較大影(ying)響。爲此(ci)，有✨必要(yào)結合實(shí)地情況(kuang)采取必(bi)要的計(jì)量修正(zheng)措😘 施，确(què)保渦輪(lún)流量計(jì)計❓量精(jīng)度，爲公(gong)平交🌈易(yì)奠定堅(jian)實的基(jī)礎。
　　山西(xi)省A分輸(shū)站（上遊(yóu)供氣公(gōng)司）自2011年(nián)開始向(xiàng)B分輸站(zhan)（下遊用(yòng)⭐氣公司(si)）供氣以(yǐ)來，供氣(qì)長期受(shòu)正供銷(xiao)差困擾(rǎo)，始終未(wei)🐆得以徹(che)底解決(jue)（A分輸 站(zhan)至B分輸(shu)站長輸(shū)管⭕線長(zhang)度約爲(wèi)2km）。爲此，以(yi)A分輸站(zhan)長期貿(mào)易計量(liàng)交接的(de)渦輪流(liu)量計爲(wèi)對象進(jìn)行研究(jiū)。該渦輪(lún)流量計(ji)距離上(shang)遊非常(cháng)近壓縮(suō)站僅7km，且(qiě)地 形地(dì)勢特征(zheng)高差較(jiào)大，在全(quán)省非常(cháng)規天然(rán)氣上下(xia)遊🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計量(liàng)交接中(zhong)具😄有代(dài)表性。綜(zong)合各種(zhong)影響因(yin)素的分(fèn)析可🌈知(zhi)，氣體組(zu)分和脈(mò)動流對(dui)計量的(de)精度有(yǒu)較大影(ying)響。本文(wén)通過實(shí) 際😘數據(jù)對比、AGA8-92DC方(fāng)法和脈(mò)動流定(ding)性影響(xiang)分析對(duì)計♈量偏(pian)差進行(hang)研究，是(shi)山西省(sheng)非常規(guī)天然氣(qi)公平貿(mao)易的⁉️一(yi)項非常(chang)有意義(yì)的課題(tí)。
1渦輪流(liu)量計計(ji)量和換(huan)算原理(lǐ)
1.1計量原(yuán)理
　　流體(ti)通過渦(wo)輪流量(liàng)計時，流(liu)速被轉(zhuan)換爲渦(wō)輪的轉(zhuan)速，轉速(sù)再💃被⛱️轉(zhuǎn)換成與(yǔ)流量成(cheng)正比的(de)電信号(hào)，非常後(hòu)在計數(shù)器上進(jin)行顯示(shi)和累計(jì)。目前，絕(jué)大多數(shu)渦輪 流(liú)量計都(dōu)爲一體(ti)化智能(neng)流量計(ji)，除上述(shù)機械計(jì)🔞量部分(fen)外，還包(bāo)括1台體(tǐ)積計算(suan)❓儀，依據(jù)實測工(gōng)況流🚶量(liàng)、取壓口(kou)實測壓(ya)力、測溫(wēn)📧口實測(cè)溫度及(ji)内部設(she)定的一(yī)些固定(dìng)參數 進(jìn)行計算(suan)，将工況(kuang)體積轉(zhuǎn)換爲可(kě)貿易交(jiāo)接的天(tian)然氣體(ti)積，其原(yuán)理如圖(tú)1所示。

1.2換算(suan)原理
1.2.1工(gong)作條件(jiàn)下的體(ti)積流量(liang)計算實(shi)用公式(shì)
　　工作條(tiao)件下的(de)體積流(liú)量計算(suàn)實用公(gōng)式如式(shì)(1)所示：

　　式(shi)(1)中，qf爲工(gōng)作條件(jian)下的體(ti)積流量(liang)，m3/s；f爲輸出(chū)工作頻(pin)率，Hz，由頻(pin)率💯計采(cai)集；k爲系(xì)數，m-3，可按(àn)流量計(jì)銘牌給(gěi)定值。

1.2.2标(biao)準參比(bi)條件下(xia)的體積(jī)流量換(huàn)算實用(yong)公式
　　标(biao)準參比(bi)條件下(xia)的體積(jī)流量換(huan)算實用(yong)公式如(ru)式🔴(2)所示(shì)♋：

　　式(2)中，qn爲(wèi)标準參(cān)比條件(jian)下的體(tǐ)積流量(liàng)，m3/s；pf爲工作(zuò)條件下(xia)👨‍❤️‍👨的絕對(duì)靜🚶壓力(lì)，MPa；pn爲标準(zhun)參比條(tiao)件下的(de)絕對靜(jing)壓力， MPa；Tn爲(wèi)标準參(can)比條件(jiàn)下的熱(re)力學溫(wēn)度，K；Tf爲工(gōng)作條件(jiàn)下的氣(qì)體絕對(duì)溫度，K；Zn爲(wèi)⚽标準參(can)比條件(jiàn)下的氣(qì)體壓縮(suo)因子；Zf爲(wèi)工作條(tiao)件下的(de)氣體壓(yā)縮 因子(zǐ)。
　　工作條(tiáo)件下的(de)壓力和(hé)溫度的(de)準确度(dù)取決于(yu)測量儀(yi)表👅。标準(zhun)參比條(tiáo)件下的(de)絕對靜(jìng)壓力爲(wei)101.325kPa，熱力學(xué)溫度爲(wei)293.15K。輸出工(gōng)作 頻率(lü)由頻👄率(lü)計采集(ji)得到。在(zài)不考慮(lü)測量儀(yí)表測量(liang)💔誤差的(de)基礎上(shàng)，研究範(fan)👨‍❤️‍👨圍可進(jìn)一步縮(suō)小，可主(zhǔ)要從天(tiān)然氣組(zu)分對計(ji)量的影(yǐng)響和脈(mò)動🍉流對(duì)計量的(de)影響兩(liang)方面進(jìn)行研究(jiū) [1]。
2天然氣(qì)組分對(duì)計量的(de)影響
2.1條(tiao)件設定(dìng)
　　非常規(gui)天然氣(qi)與天然(rán)氣相同(tong)，也是一(yī)種混合(he)物，主⚽要(yào)成分是(shi)烷烴，絕(jué)大多數(shu)是CH4，也含(han)有少量(liang)非烴類(lei)氣體，其(qí)組分在(zài)各采氣(qi)區各不(bu)相同，但(dàn)作爲影(ying) 響氣體(ti)壓縮因(yīn)子的因(yīn)素之一(yi)，目前在(zài)山西省(sheng)的計量(liàng)交接♊點(dian)處很少(shao)進行在(zai)線分析(xī)，一般是(shì)在體積(jī)計算儀(yí)中輸入(rù)默認組(zu)分比例(li)作爲換(huan)算的依(yī)據（設計(jì)組分）。
　　氣(qì)體壓縮(suō)因子Zn在(zai)标準參(can)比條件(jian)下受介(jie)質組分(fèn)變化影(ying)響極🥰小(xiǎo)😄（近似于(yú)1），但在高(gāo)壓輸氣(qì)條件下(xià)，工作條(tiáo)💯件下的(de)氣體壓(yā)縮因♌子(zi)Zf受組分(fen)影響會(hui)發生 較(jiao)大變化(hua)。山西💔省(shěng)非常🚶規(guī)天然氣(qì)的組分(fen)與典型(xing)的天然(ran)氣組分(fèn)（設計🌈組(zu)分）相比(bi)有較大(da)變化，在(zài)高壓🐪輸(shu)送計量(liàng)🎯中，氣體(ti)壓縮因(yin)子的變(biàn)化對計(ji)量準确(que)度的影(ying)響已超(chāo)出了其(qí) 本身的(de)計量精(jing)度，其影(ying)響不可(kě)忽略。A分(fèn)輸站2025年(nian)12月12日11:06的(de)運行參(cān)數如表(biao)1所示。

2.2組(zu)分數據(jù)
　　設計組(zu)分選取(qǔ)典型天(tiān)然氣組(zǔ)分，如表(biǎo)2所示。非(fei)常規天(tiān)然氣👣實(shi)際組分(fèn)以A分輸(shū)站曆年(nian)實際氣(qi)質檢測(cè)報告結(jié)果爲💘依(yi)據，如表(biǎo)3所示❗。
2.3理(li)論分析(xi)組分對(dui)氣體壓(ya)縮因子(zǐ)的影響(xiǎng)
　　壓縮因(yin)子的求(qiu)得方式(shì)有很多(duo)種，包括(kuo)儀器、理(lǐ)論計🐉算(suàn)方程、憑(ping)💰借經驗(yan)公式估(gu)算、Standing-Katz确定(dìng)等[2]。GB/T17747.1 —2011《天然(rán)氣壓縮(suō)因子的(de)👅計算第(di)1部分：導(dǎo)論和指(zhi)南》推薦(jian)用AGA8-92DC和SGERG-88法(fǎ)。所研究(jiu)分析的(de)介質已(yi)有曆年(nian)🌐詳細的(de)氣質組(zu)分，同時(shi) 考慮❌AGA8-92DC法(fǎ)精度高(gāo)，因此選(xuǎn)用AGA8-92DC法并(bing)通過VisualBasic編(bian)寫程序(xu)進行計(jì)算。


　　依據(jù)表2典型(xing)天然氣(qi)組分和(he)實際運(yun)行參數(shù)計算Zn/Zf，計(jì)算結果(guo)爲1.0864，輸入(ru)及輸出(chū)結果如(rú)圖2所示(shi)。

　　依據表(biǎo)3非常規(gui)天然氣(qì)實際組(zǔ)分和實(shi)際運行(hang)參數計(ji)算Zn/Zf，計算(suan)結果如(ru)表4所示(shi)。

　　通過對(duì)比分析(xī)，采用設(shè)計組分(fèn)計算時(shi)氣體壓(ya)縮因子(zǐ)比值爲(wèi)1.0864，而采用(yong)實際組(zǔ)分計算(suàn)時爲1.0613，偏(pian)差爲2.365%。由(you)此可知(zhī)，不調整(zhěng)設計組(zǔ)分會導(dǎo)緻正2.365%的(de)供銷差(cha)。
2.4實際供(gong)銷差數(shù)據
2011—2019年實(shí)際供銷(xiāo)差如表(biao)5所示。

2.5天(tiān)然氣組(zǔ)分對計(ji)量結果(guo)的影響(xiǎng)
　　将理論(lun)計算與(yu)實際供(gong)銷差數(shu)據進行(háng)對比，結(jie)果相近(jin)🔴，由🈲此可(ke)知在假(jia)設條件(jiàn)和不考(kǎo)慮其他(ta)影響因(yīn)素⭐時，受(shou)♋非常規(gui)天㊙️然氣(qì)⭕組分的(de)影響，計(ji)量值偏(pian)大，正偏(pian)差 值約(yue)爲2.28%，對下(xià)遊接氣(qi)單位不(bú)利，給下(xia)遊單位(wèi)的供銷(xiao)差管理(lǐ)造成不(bú)利後果(guo)。
3脈動流(liú)對計量(liàng)的影響(xiǎng)
　　脈動流(liu)的成因(yīn)有很多(duo)，如在緊(jǐn)鄰增壓(ya)機出口(kou)處、控制(zhi)閥頻繁(fan)操作時(shi)、管線振(zhen)蕩時和(he)管線中(zhong)有漩渦(wō)等，有時(shi)壓力和(he)溫度探(tàn)😍測器産(chan)生的渦(wō)街也會(hui)形成脈(mo)💘動流。其(qi)特性是(shi)介質流(liu)動不穩(wěn)定，但周(zhōu)期性變(biàn)化，流體(tǐ)在加速(sù)或減速(su)過程中(zhong)會影響(xiǎng)葉輪旋(xuan)轉速，但(dan)葉輪旋(xuán)轉相對(duì)滞後，通(tong)俗可🧑🏾‍🤝‍🧑🏼理(lǐ)解爲“慣(guan)性”，由此(ci)對流量(liàng)計的準(zhǔn)确計🎯量(liàng)造成一(yi)定的影(ying)響。
3.1流量(liàng)測量
　　現(xian)階段，脈(mò)動流的(de)直接測(cè)量還存(cun)在很大(da)困難，但(dan)可通♉過(guò)誤差㊙️方(fāng)程分析(xī)、實驗室(shi)試驗和(he)專業的(de)脈動流(liú)量誤差(chà)檢測設(shè)備檢測(cè)分析某(mou)一特定(dìng)脈動流(liú)的測量(liàng)誤 差。前(qián)兩種方(fang)法基于(yu)脈動流(liu)的振幅(fu)和頻率(lǜ)的可測(cè)量性，振(zhen)幅和頻(pín)率的測(ce)量可通(tong)過激光(guang)多普勒(lè)技術、熱(rè)線風速(su)儀法等(děng)。專業的(de)脈動流(liú)♍量誤差(cha)檢測設(she)備已有(yǒu)設備制(zhi)造廠家(jia) 在生産(chǎn)。
3.1.1誤差方(fang)程分析(xī)
　　通過對(duì)機翼理(li)論的研(yan)究，可列(lie)出涉及(ji)慣量、夾(jia)角、葉輪(lun)半🌈徑、角(jiǎo)速度等(deng)參數的(de)誤差運(yùn)動方程(cheng)，通過編(biān)程可求(qiu)得針對(duì)某一特(te)🌍定渦輪(lún)流量計(jì)的不同(tóng)振幅和(he)頻 率脈(mò)動流的(de)測量誤(wù)差[3]。依據(jù)動量守(shou)恒定律(lü)，可列出(chū)包含流(liu)速、切線(xiàn)速☀️度等(děng)參數的(de)非線性(xìng)微分方(fāng)程，通過(guo)計算和(hé)♻️分析可(kě)理論推(tuī)導測量(liàng)誤差[4]。
3.1.2實(shí)驗室試(shì)驗
　　現場(chǎng)實測脈(mò)動流的(de)特性，采(cai)用已知(zhī)标準體(ti)積壓縮(suo)⛱️空✌️氣，在(zai)實驗㊙️室(shì)模拟脈(mò)動流，将(jiang)測量值(zhí)與标準(zhǔn)體積進(jìn)行對比(bǐ)，分析測(cè)量誤差(cha)。
3.1.3誤差檢(jian)測設備(bei)檢測
　　一(yī)種燃氣(qì)脈動流(liu)誤差檢(jian)測設備(bei)，可較正(zheng)确地測(cè)得⭐脈動(dong)誤差🥰值(zhi)，但暫未(wei)在山西(xī)省廣泛(fàn)應用。在(zài)絕大多(duo)數燃氣(qi)公⚽司的(de)☔實 際運(yun)行管理(lǐ)過程中(zhōng)，脈動流(liu)的特性(xìng)參數無(wú)法在🎯日(ri)常運行(háng)監測數(shù)據中獲(huo)取，因此(ci)，主要定(ding)性地說(shuo)明脈動(dòng)🈲流對渦(wō)輪流量(liang)計計量(liàng)偏差的(de)影響。
3.2測(cè)量誤差(chà)
  已有很(hěn)多學者(zhe)針對脈(mò)動流對(dui)計量的(de)影響進(jin)行了研(yán)究💰。分析(xī)🥰結果可(ke)知，由于(yu)葉輪受(shòu)流體加(jia)速影響(xiǎng)小，受流(liú)體減❌速(sù)影響大(dà)，計量始(shǐ)終存在(zài)正供銷(xiao)差。此外(wai)， 正供銷(xiao)差取決(jue)于脈動(dòng)流的振(zhen)幅和頻(pin)率，整體(tǐ)來說，如(rú)果脈動(dòng)流頻率(lü)大于葉(yè)輪角💃頻(pín)率時正(zhèng)供銷差(chà)值✔️較大(da)，脈動振(zhèn)幅增大(da)時正供(gong)銷差值(zhí)也随之(zhī)增大。
3.3脈(mò)動流對(dui)計量結(jié)果影響(xiang)
A分輸站(zhan)渦輪流(liu)量計距(jù)離上遊(yóu)非常近(jin)的壓縮(suo)站（往複(fu)式壓縮(suo)機增壓(yā)）不到7km，且(qiě)該分輸(shū)站工藝(yì)布置緊(jǐn)湊。據實(shi)地測量(liang)，流量計(ji)上遊直(zhí)管段長(zhang)度約爲(wèi) 6Dn（Dn爲渦輪(lun)流量計(jì)👣口徑，mm），下(xià)遊直管(guan)段長度(dù)❌約爲4Dn。此(ci)外，7km管道(dao)沿線地(di)勢高低(di)🏃‍♂️不平，加(jiā)之煤層(ceng)氣氣質(zhi)水含量(liang)較大，導(dǎo)緻在低(dī)窪處極(jí)易形成(chéng) 積液，積(ji)液也會(huì)造成脈(mò)動流。2014年(nián)8—10月期間(jian)，下遊公(gōng)司發現(xian)正供銷(xiāo)❗差持續(xu)增大時(shi)，對A分輸(shu)站和B分(fen)輸站的(de)渦輪流(liú)量計進(jin)行了标(biao)定，但标(biāo)定結果(guo)均爲合(hé) 格。随後(hou)下遊公(gong)司在2014年(nian)11月5—7日對(dui)A至B分輸(shū)站段管(guǎn)線🔞進行(háng)了清管(guǎn)📞作業，共(gong)清出污(wu)水雜質(zhì)約23t，清管(guan)完成後(hou)正供銷(xiāo)差明顯(xian)減小。清(qing)管前後(hòu)實際供(gòng) 銷差數(shù)據如表(biǎo)6所示。

　　除(chu)此之外(wài)，通過日(ri)常運行(hang)監測，供(gong)氣瞬時(shí)流量每(měi)次♻️顯🔞示(shi)🐇數據都(dōu)在變化(huà)，且在一(yi)定時間(jian)内在1個(gè)值上下(xia)頻繁波(bo)動（波動(dong)🚩幅度約(yuē)爲±20%）。綜合(hé)上述情(qing) 況，該輸(shū)氣管道(dào)存在脈(mo)動流的(de)可能性(xìng)很大。脈(mò)動流會(hui)造成正(zheng)供⚽銷差(chà)影響，對(duì)下遊接(jie)氣單位(wei)不利，因(yīn)此有💘必(bì)要對脈(mo)🛀🏻動流的(de)影響進(jin)行修正(zhèng)。
4結語
　　目(mu)前，山西(xī)省絕大(dà)多數分(fen)輸站未(wei)安裝在(zai)線色譜(pu)儀，且直(zhí)接測量(liàng)脈動流(liú)流量的(de)計量表(biao)還未被(bèi)廣泛應(ying)用于實(shi)際生産(chǎn)中。探究(jiu)表🐆明，山(shān)西省非(fei)常規天(tiān)然氣的(de)組 分和(he)脈動✏️流(liu)輸氣均(jun1)會使渦(wō)輪流量(liàng)計産生(sheng)無法通(tōng)過定期(qī)檢定來(lai)消除的(de)正向系(xì)統誤差(cha)。因此，爲(wei)🎯确保作(zuo)爲上下(xià)遊貿易(yi)交🏃🏻‍♂️接依(yi)據的計(ji)量表測(cè)量的✔️精(jing)度，保證(zheng)公平交(jiao)易，可通(tōng) 過誤🔆差(cha)分析修(xiu)正、組分(fen)修正、優(you)化工藝(yì)等方式(shì)對現渦(wō)輪流量(liang)直接測(cè)量結果(guǒ)進行修(xiū)正。
a)天然(ran)氣組分(fèn)影響的(de)修正建(jiàn)議。結合(he)實際工(gong)況條件(jian)，合理調(diào)整渦輪(lún)流量計(ji)的壓縮(suo)因子和(he)天然氣(qi)組分；當(dāng)精度要(yao)✉️求較高(gao)時，采取(qǔ)🏃‍♂️安裝在(zài)線分析(xi)儀的方(fāng)式⛹🏻‍♀️實時(shi)更新流(liú)量計參(cān)數。
b)脈動(dong)流影響(xiang)的修正(zhèng)建議。通(tōng)過工藝(yì)優化、改(gǎi)造，使流(liú)體通🈲過(guo)流量計(ji)時基本(ben)穩定；選(xuan)定合适(shi)的流量(liàng)計型号(hao)；實測脈(mò)動流特(te)性，理論(lùn)🐇計算或(huo)實驗室(shì)試驗分(fen)析測量(liàng)誤差，與(yǔ)結算方(fāng)進行誤(wu)差☂️修正(zheng)；采♊用誤(wù)差測量(liàng)設備對(dui)測🌈量誤(wù)差進✂️行(háng)測量和(hé)修正，并(bing)以此作(zuò)爲結算(suan)依據。

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