摘(zhai)要：綜合(he)渦輪流(liu)量計的(de)計量原(yuan)理、山西(xi)省非常(chang)規天然(ran)氣井口(kǒu)氣的氣(qi)質和👈流(liú)動特性(xing)，分析了(le)流體組(zu)分和脈(mò)動流對(dui)渦輪流(liu)♉量計計(jì)量精度(du)的影響(xiang)。結果表(biao)明，實際(ji)組分和(hé)流動特(te)性均會(huì)使渦輪(lun)流量💚計(jì)産生✊正(zheng)向系統(tong)誤差。基(ji)于此對(duì)修正正(zheng)供銷差(cha)提出了(le)建議。在(zài)山西省(sheng)非常規(guī)天然氣(qì)大力發(fā)展之際(ji)，面對絕(jue)大多數(shu)企業貿(mao)易結✏️算(suàn)仍采取(qǔ)渦輪流(liu)量計計(ji)量的實(shi)際現狀(zhuang)，該探究(jiū)結果對(duì)上、中、下(xià)遊的供(gong)銷差管(guǎn)理具有(yǒu)一定的(de)實際指(zhi)導意義(yì)。
　　随着國(guo)内天然(rán)氣市場(chǎng)需求不(bu)斷增加(jiā)，天然氣(qì)對外依(yī)存❗度持(chí)續走高(gāo)，對國内(nei)天然氣(qì)的自采(cǎi)量增幅(fu)提出了(le)🌏更高的(de)要求。山(shan)西的🚶‍♀️非(fēi)常規天(tiān)然氣資(zi)源總量(liang)約占全(quán)國的1/3，煤(mei)層氣資(zi)源豐富(fu)，2020年全省(sheng)煤層氣(qi)開采量(liang)達到1×1010m3/a，在(zai)2025年将達(da)到2×1010m3/a。
　　渦輪(lun)流量計(jì)由流體(tǐ)推動葉(yè)輪旋轉(zhuan)，從而産(chan)生與流(liú)量🔱成🏃🏻‍♂️正(zhèng)比的🤞電(dian)脈沖信(xìn)号，具有(you)精度高(gāo)、重複性(xing)好、測量(liang)範圍廣(guǎng)等諸多(duō)優點。在(zai)天然氣(qi)計量的(de)應用中(zhōng)，被測介(jie)質的黏(nián)度、密度(dù)、髒🏃🏻‍♂️污程(chéng)度、管道(dào)安裝結(jié)構、脈動(dòng)😘流和組(zǔ)分等在(zài)不同🌈的(de)場所各(gè)不相同(tong)，綜合各(gè)種影👌響(xiang)因素後(hou)對渦輪(lún)流量計(ji)的計量(liàng)精度造(zào)成較大(da)影響。爲(wei)此，有必(bi)要結合(hé)實地情(qing)況🐇采取(qǔ)必要的(de)計量修(xiu)正措施(shi)，确保渦(wo)輪流量(liàng)計計量(liang)精度，爲(wèi)公平交(jiao)易奠✉️定(dìng)堅實的(de)基礎。
　　山(shan)西省A分(fen)輸站（上(shang)遊供氣(qi)公司）自(zi)2011年開始(shǐ)向B分輸(shū)站（下遊(you)📧用氣公(gong)司）供氣(qì)以來，供(gong)氣長期(qī)受正供(gòng)銷差困(kun)擾，始終(zhōng)未得以(yi)徹底解(jiě)決（A分輸(shū)站至B分(fen)輸站長(zhǎng)輸管線(xian)長度❓約(yuē)爲2km）。爲此(cǐ)，以A分輸(shu)站長期(qī)貿易計(ji)量交接(jiē)的渦輪(lún)流量計(ji)爲對象(xiàng)⛹🏻‍♀️進行研(yan)究。該渦(wō)輪流量(liàng)計距離(li)上遊最(zuì)近壓縮(suō)站僅7km，且(qiě)地🔅形地(di)勢特征(zheng)高差較(jiao)大，在👅全(quán)省非常(cháng)規天然(rán)氣上下(xià)遊計🎯量(liang)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(zhī)，氣體組(zǔ)分和脈(mo)動流對(dui)計量的(de)精度有(you)較大影(yǐng)響。本文(wén)通過實(shí)際數據(ju)對比、AGA8-92DC方(fang)法和脈(mò)動流定(dìng)性影💘響(xiǎng)分析對(duì)計量偏(piān)差🍉進行(háng)研究，是(shì)山西省(shěng)非常㊙️規(guī)天然氣(qi)公平貿(mào)易的一(yī)㊙️項非常(chang)有意✌️義(yì)的課題(tí)。
1渦輪流(liú)量計計(ji)量和換(huàn)算原理(li)
1.1計量原(yuán)理
　　流體(ti)通過渦(wo)輪流量(liang)計時，流(liú)速被轉(zhuǎn)換爲渦(wō)輪的轉(zhuan)速，轉速(sù)再💔被轉(zhuan)換成與(yu)流量成(chéng)正比的(de)電信号(hao)，最後在(zai)計數器(qi)上進行(háng)顯示和(hé)累計。目(mù)前，絕大(da)多數渦(wo)輪🏃‍♂️流量(liang)計㊙️都爲(wèi)一體化(huà)智能流(liu)量計，除(chú)上述機(jī)械計量(liàng)部分外(wai)，還包括(kuò)1台體積(jī)計算儀(yí)，依據實(shí)測工況(kuàng)流量、取(qǔ)壓口實(shí)測壓力(lì)、測溫口(kou)實測溫(wen)度及内(nèi)部設定(ding)的一些(xie)固定參(can)數進行(háng)計算，将(jiāng)工況體(ti)積轉換(huàn)爲可貿(mao)❌易交接(jie)的♈天然(ran)氣體積(ji)，其原理(li)如圖1所(suo)示。

1.2換算原(yuan)理
1.2.1工作(zuo)條件下(xia)的體積(ji)流量計(ji)算實用(yòng)公式
　　工(gong)作條件(jian)下的體(ti)積流量(liàng)計算實(shí)用公式(shì)如式(1)所(suǒ)示：

　　式(1)中(zhōng)，qf爲工作(zuo)條件下(xià)的體積(ji)流量，m3/s；?爲(wèi)輸出工(gong)作頻率(lǜ)，Hz，由頻率(lǜ)計采集(jí)；k爲系數(shù)，m-3，可按流(liu)量計銘(míng)牌給定(dìng)值。
1.2.2标準(zhun)參比條(tiáo)件下的(de)體積流(liu)量換算(suan)實用公(gōng)式
　　标準(zhǔn)參比條(tiáo)件下的(de)體積流(liu)量換算(suàn)實用公(gong)式如式(shì)(2)所示：

式(shi)(2)中，q
　　式(2)中(zhōng)，qn爲标準(zhun)參比條(tiáo)件下的(de)體積流(liu)量，m3/s；pf爲工(gōng)作條件(jian)下的絕(jué)對🐅靜壓(ya)力，MPa；pn爲标(biāo)準參比(bi)條件下(xià)的絕對(dui)靜壓力(li)，MPa；Tn爲🏃标準(zhǔn)參比條(tiao)件下的(de)熱力學(xué)溫度，K；Tf爲(wei)工作條(tiao)件下的(de)氣體絕(jue)對溫度(dù)，K；Zn爲标準(zhun)參比條(tiao)件下的(de)氣體壓(ya)縮因子(zi)；Zf爲👅工作(zuo)條件下(xià)的氣體(ti)壓縮因(yīn)子。
　　工作(zuò)條件下(xià)的壓力(li)和溫度(du)的精度(du)取決于(yu)測量儀(yí)表㊙️。标準(zhun)參比條(tiáo)件下的(de)絕對靜(jìng)壓力爲(wèi)101.325kPa，熱力學(xué)溫度爲(wèi)293.15K。輸☀️出工(gōng)㊙️作頻率(lǜ)由頻率(lǜ)計采集(jí)得到。在(zài)不考慮(lǜ)測量儀(yi)表測量(liàng)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(tian)然氣組(zu)分對計(ji)量的影(ying)響和脈(mò)動流對(duì)計量的(de)影響兩(liǎng)方面進(jin)行研究(jiu)[1]。
2天然氣(qì)組分對(duì)計量的(de)影響
2.1條(tiáo)件設定(dìng)
　　非常規(guī)天然氣(qi)與天然(ran)氣相同(tóng)，也是一(yi)種混合(hé)物，主🥰要(yào)成分是(shi)烷烴，絕(jue)大多數(shù)是CH4，也含(han)有少量(liang)非烴類(lèi)氣👄體，其(qí)組分在(zài)各采氣(qì)區各不(bú)相同，但(dan)作爲影(yǐng)響氣體(tǐ)❌壓縮因(yīn)子的因(yīn)素之一(yī)，目前在(zài)山西省(sheng)的計量(liàng)交接點(dian)處很少(shao)進行在(zài)線分析(xi)，一般是(shì)在體積(jī)👉計算儀(yí)中👣輸入(rù)默認組(zǔ)分比例(lì)作爲換(huàn)算的依(yī)據（設計(ji)組分）。
　　氣(qì)體壓縮(suō)因子Zn在(zài)标準參(can)比條件(jian)下受介(jie)質組分(fèn)變化影(yǐng)響極🔆小(xiǎo)💯（近似于(yú)1），但在高(gao)壓輸氣(qì)條件下(xia)，工作條(tiao)🔴件下的(de)氣體壓(yā)縮因🈲子(zi)Zf受組分(fèn)影響會(huì)發生較(jiao)大變😘化(huà)。山西☎️省(shěng)非常規(gui)天然氣(qì)的組分(fen)與典☔型(xíng)的天然(rán)氣🌐組分(fèn)（設計組(zu)分）相比(bǐ)有較大(da)變化，在(zai)高壓🔴輸(shū)送計量(liàng)中，氣體(ti)壓縮😄因(yīn)子的變(biàn)化對計(jì)量精度(dù)的影響(xiang)已超🐆出(chū)了其本(ben)身的計(jì)量精度(dù)，其影響(xiǎng)不可忽(hū)略。A分輸(shu)站🥰2025年12月(yuè)13日11:06的運(yun)行參數(shù)如表🙇‍♀️1所(suǒ)示。

2.2組分(fèn)數據
　　設(she)計組分(fèn)選取典(diǎn)型天然(rán)氣組分(fen)，如表2所(suǒ)示。

　　非常(chang)規天然(rán)氣實際(ji)組分以(yǐ)A分輸站(zhàn)曆年實(shi)際氣質(zhì)檢測💯報(bào)告結果(guo)爲依據(ju)，如表3所(suǒ)示。

2.3理論(lun)分析組(zu)分對氣(qì)體壓縮(suō)因子的(de)影響
　　壓(ya)縮因子(zi)的求得(dé)方式有(you)很多種(zhǒng)，包括儀(yí)器、理計(jì)算方程(chéng)❄️、憑借經(jīng)驗公式(shì)估算、Standing-Katz确(que)定等[2]。　　GB/T17747.1—2011《天(tiān)然氣壓(yā)縮因子(zi)的計算(suan)第1部分(fen)：導論♍和(he)指南》推(tui)薦用AGA8-92DC和(hé)SGERG-88法。所研(yan)究分析(xī)的介質(zhi)已有曆(li)年詳🏃‍♂️細(xì)的氣質(zhi)組分，同(tóng)時考慮(lü)AGA8-92DC法精度(dù)較高，因(yin)此選用(yong)👉AGA8-92DC法并通(tong)過VisualBasic編寫(xiě)程序🌈進(jin)行計算(suàn)。
　　依據表(biǎo)2典型天(tian)然氣組(zu)分和實(shi)際運行(hang)參數計(jì)算Zn/Zf，計算(suàn)結果爲(wei)1.0864，輸入及(jí)輸出結(jié)果如圖(tú)2所示。

　　依(yi)據表3非(fēi)常規天(tiān)然氣實(shi)際組分(fèn)和實際(ji)運行參(cān)數計算(suan)Zn/Zf，計算結(jie)果如表(biao)4所示。

　　通(tong)過對比(bǐ)分析，采(cǎi)用設計(jì)組分計(ji)算時氣(qi)體壓縮(suo)因子比(bǐ)值爲1.0864，而(ér)采用實(shí)際組分(fen)計算時(shí)爲1.0613，偏差(cha)爲2.365%。由此(ci)可知，不(bú)調整設(shè)計組分(fèn)會🌏導緻(zhi)正2.365%的供(gòng)銷差。
2.4實(shí)際供銷(xiao)差數據(ju)
　　2011—2019年實際(ji)供銷差(cha)如表5所(suo)示。

2.5天然(rán)氣組分(fèn)對計量(liàng)結果的(de)影響
　　将(jiang)理論計(ji)算與實(shí)際供銷(xiāo)差數據(ju)進行對(dui)比，結果(guǒ)相🏒近，由(you)此☔可知(zhī)在假設(she)條件和(he)不考慮(lǜ)其他影(yǐng)響因素(sù)時，受非(fei)常規天(tiān)然氣🤩組(zǔ)分的影(ying)響，計量(liang)值偏大(da)，正偏差(cha)值約爲(wèi)2.28%，對下遊(you)接氣👣單(dān)位不利(lì)，給下遊(you)單位的(de)供銷差(cha)管理造(zào)成不利(li)後果。
3脈(mò)動流對(duì)計量的(de)影響
　　脈(mò)動流的(de)成因有(you)很多，如(rú)在緊鄰(lín)增壓機(jī)出口處(chù)、控制🌐閥(fá)🏃頻繁操(cao)🏃🏻作時、管(guan)線振蕩(dang)時和管(guan)線中有(yǒu)漩渦等(deng)，有時🌈壓(ya)力和溫(wen)度探測(cè)器産生(shēng)的渦街(jiē)也會形(xíng)成脈動(dong)流。其特(tè)性是☁️介(jiè)質流動(dong)不穩定(dìng)，但周期(qi)性變化(huà)，流體在(zài)加速或(huo)減速過(guo)程中會(hui)影響葉(yè)輪旋轉(zhuǎn)速，但葉(yè)輪旋轉(zhuan)相對滞(zhì)後，通俗(sú)可😘理解(jie)爲“慣性(xing)”，由此對(duì)流量計(jì)的正确(que)計⭐量造(zao)成一定(dìng)的影🙇🏻響(xiǎng)。
3.1流量測(ce)量
　　現階(jie)段，脈動(dong)流的直(zhi)接測量(liang)還存在(zài)很大困(kùn)難，但可(kě)通過誤(wu)🔅差方程(chéng)分析、實(shí)驗室試(shi)驗和專(zhuan)業的脈(mò)動流量(liang)誤✏️差檢(jian)測設備(bei)檢測分(fen)析某一(yī)特定脈(mo)動流的(de)測💞量誤(wu)差👉。前兩(liang)種😘方法(fǎ)基于脈(mo)動流的(de)振幅和(he)頻率的(de)可測量(liang)性🔴，振幅(fú)和頻率(lǜ)的測量(liàng)可通過(guo)激光多(duō)普勒技(jì)術、熱線(xian)風速儀(yí)法等。專(zhuan)業的脈(mo)動流㊙️量(liàng)誤差檢(jiǎn)測設備(bèi)已有設(she)備🏃‍♂️制造(zao)廠家在(zài)生産。
3.1.1誤(wù)差方程(chéng)分析
　　通(tōng)過對機(jī)翼理論(lun)的研究(jiū)，可列出(chu)涉及慣(guàn)量、夾角(jiao)、葉🈲輪半(ban)徑🏃‍♂️、角速(sù)🥵度等參(cān)數的誤(wu)差運動(dong)方程，通(tong)過編程(cheng)可求得(dé)針對某(mou)一特定(ding)渦⛹🏻‍♀️輪流(liu)量計的(de)不同振(zhèn)幅和頻(pín)率脈動(dong)流的⭕測(cè)量誤差(chà)[3]。依據動(dòng)量守恒(héng)定律，可(kě)列出包(bao)含流速(su)、切線速(su)度等參(can)數♈的非(fei)線性微(wei)分方程(chéng)，通過計(ji)算和㊙️分(fen)析可理(li)論推導(dǎo)測量誤(wu)🙇🏻差[4]。
3.1.2實驗(yàn)室試驗(yan)
　　現場實(shí)測脈動(dong)流的特(tè)性，采用(yòng)已知标(biāo)準體積(ji)壓縮空(kong)🐅氣，在實(shi)驗🧡室模(mó)拟脈動(dong)流，将測(ce)量值與(yu)标準體(ti)積進行(háng)對比⁉️，分(fèn)析測量(liang)📧誤差。
3.1.3誤(wù)差檢測(cè)設備檢(jiǎn)測
　　一種(zhong)燃氣脈(mò)動流誤(wù)差檢測(ce)設備，可(ke)較正确(què)地測得(dé)脈💚動誤(wù)差值⭕，暫(zan)未在山(shān)西省廣(guǎng)泛應用(yòng)。在絕大(dà)多數燃(rán)氣公司(si)的實際(jì)運行管(guan)理過程(chéng)中，脈動(dòng)流的特(te)性參數(shù)無⚽法在(zài)日常運(yun)行監測(cè)數據中(zhong)獲取，因(yīn)此，主要(yào)定性地(dì)說明脈(mò)動流對(duì)渦輪流(liu)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計計(jì)量偏差(cha)的影🐕響(xiǎng)。
3.2測量誤(wu)差
　　已有(you)很多學(xué)者針對(duì)脈動流(liu)對計量(liàng)的影響(xiang)進行了(le)研究。分(fèn)🐅析結果(guǒ)可知，由(you)于葉輪(lún)受流體(ti)加速影(ying)響小☁️，受(shòu)流體減(jian)速影響(xiǎng)大👌，計量(liàng)始終存(cún)在正供(gong)銷差。此(ci)外🌂，正供(gong)銷差取(qǔ)決于脈(mo)動流的(de)振幅和(hé)頻率，整(zheng)體來說(shuō)，如果脈(mo)動流頻(pin)率大于(yu)葉輪角(jiǎo)🌈頻率時(shí)正供銷(xiao)差值較(jiao)大，脈動(dong)振✏️幅增(zēng)大時正(zheng)供銷差(cha)值也📐随(suí)之增大(dà)。
3.3脈動流(liu)對計量(liàng)結果影(ying)響
　　A分輸(shu)站渦輪(lún)流量計(ji)距離上(shàng)遊最近(jin)的壓縮(suo)站（往複(fú)式壓🈲縮(suō)機增壓(yā)）不到7km，且(qiě)該分輸(shu)站工藝(yi)布置緊(jin)湊。據實(shí)地🏃🏻‍♂️測量(liang)，流量計(ji)上遊直(zhí)管段長(zhang)度約爲(wei)6Dn（Dn爲渦輪(lun)流量計(ji)口徑，mm），下(xia)遊🌈直管(guan)段長度(dù)約爲4Dn。此(ci)外，7km管道(dào)沿線地(di)勢高低(dī)不平，加(jia)之煤層(ceng)氣氣質(zhi)水含量(liang)較大，導(dao)緻在🔞低(di)窪處極(jí)易形成(cheng)積液，積(jī)液也會(hui)造成🐇脈(mo)動流。
　　2014年(nián)8—10月期間(jiān)，下遊公(gōng)司發現(xian)正供銷(xiao)差持續(xu)增大時(shi)，對A分輸(shū)站和B分(fen)輸站的(de)渦輪流(liu)量計進(jìn)行了标(biao)定，但标(biao)✌️定結果(guǒ)均爲合(hé)格。随後(hou)下遊公(gōng)司在2014年(nian)11月5—7日對(duì)A至B分輸(shū)站段管(guǎn)線進行(hang)了清管(guǎn)作業，共(gong)清出污(wū)水雜質(zhì)約23t，清管(guan)完成後(hou)正供銷(xiao)差明顯(xian)減🈲小。清(qing)管前後(hou)實際供(gòng)銷差數(shu)據如表(biao)6所示。

　　除(chu)此之外(wai)，通過日(rì)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(hua)，且在一(yī)定時間(jian)内在1個(ge)值上下(xia)頻繁波(bō)動（波動(dòng)幅度約(yuē)爲±20%）。綜合(he)上述情(qing)況，該輸(shū)氣管道(dào)存在📐脈(mò)動流的(de)可能❄️性(xìng)很大。脈(mo)動流會(huì)造成正(zheng)供銷差(cha)影響，對(duì)下遊接(jiē)氣單位(wei)不利，因(yin)此有必(bì)要對脈(mò)動流的(de)影響進(jìn)行修正(zhèng)。
4結語
　　目(mu)前，山西(xi)省絕大(da)多數分(fèn)輸站未(wei)安裝在(zai)線色譜(pǔ)儀，且直(zhí)接測量(liàng)脈動流(liú)流量的(de)計量表(biao)還未被(bei)廣泛應(yīng)用于實(shi)際生産(chǎn)🐇中。探究(jiu)表🔱明，山(shān)西省非(fei)常規天(tian)然氣的(de)組分和(hé)脈動流(liu)輸氣均(jun1)會使渦(wō)輪流量(liàng)計産生(sheng)無法通(tong)過定期(qī)檢定來(lái)消除的(de)正向系(xì)統誤差(chà)。因此，爲(wèi)确保作(zuo)爲上下(xia)遊貿易(yi)交接依(yī)據的計(jì)量表測(cè)量的☎️精(jing)度，保證(zhèng)公🈲平交(jiao)易，可通(tōng)過誤💘差(cha)分析修(xiū)正、組分(fèn)修正、優(you)化工藝(yì)等方式(shi)對現渦(wō)輪流量(liàng)🏃‍♀️直接測(cè)量結果(guǒ)進行修(xiu)正。
a)天然(ran)氣組分(fen)影響的(de)修正建(jian)議。結合(hé)實際工(gong)況條件(jian)🈲，合理調(diao)整♻️渦輪(lun)流量計(ji)的壓縮(suo)因子和(hé)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(shí)更新流(liu)量計參(cān)數。
b)脈動(dòng)流影響(xiang)的修正(zhèng)建議。通(tong)過工藝(yi)優化、改(gǎi)造，使流(liu)體通過(guo)流量⁉️計(jì)時基本(ben)穩定；選(xuan)定合适(shi)的流量(liang)計型🌈号(hao)；實測脈(mò)🙇‍♀️動流特(tè)性，理論(lun)計算或(huo)實驗室(shi)試驗分(fèn)析🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測量(liàng)誤差，與(yǔ)結算方(fāng)進行誤(wù)差修正(zheng)；采用誤(wù)差測量(liang)⛷️設備對(dui)測量誤(wu)差進行(hang)測量和(he)修正，并(bing)以此作(zuò)爲結算(suàn)依據

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