移动高压天然气流量计检定装置研究

移动高压天然气流量计检定装置研究

孙广磊

德州市产品质量标准计量研究院 山东省德州市 253000

摘要：在国家能源清洁化发展方针和优惠政策的支持下，国家官网的资源整合，我国的天然气市场正在蓬勃发展，天然气销售机制和天然气价格的市场化改革也在积极推进之中，实行天然气能量计量和计价改革比以往任何时候都更加迫切。天然气流量测量对仪表的要求较高，选用时在保证流量仪表安全高效平稳运行的前提下，亦尽量满足对流量计经济性和准确性方面的要求。基于此，本文主要分析了移动高压天然气流量计检定装置。

关键词:高压天然气；计量检定；移动标准装置

中图分类号：TB937　文献标志码:A

引言

移动高压天然气流量计检定装置是用于对高压天然气流量计进行检定和校准的装置。这种装置通常需要具备一定的功能和特点，以确保对流量计进行准确、可靠的检定。正确合理地对流量测量仪表选型是准确计量的重要前提，安全有效地解决流量测量仪表使用问题是准确计量的重要基础，结合生产的实际需求，提高天然气计量技术水平，加速气田建设速度。

1检定装置组成

移动高压天然气流量计检定装置主要由计量工艺系统、控制系统和专用箱体橇座三部分组成。移动式标准检定装置为橇装结构，计量工艺系统安装在一个专用的箱体内，控制系统安装在另一个专用箱体内。计量工艺系统专用箱体和控制系统专用箱体连接固定成一个整体，可通过临时租用载重平板车将整个专用箱体橇运输至天然气站场。计量工艺系统由标准表、核查表、检定管路、阀门及配套温度、压力测量仪表组成[1]。

2移动高压天然气计量仪表选型分析

流量是指在单位时间内流体流经通道某一截面的流体数量，计量单位可以是体积流量，也可以是质量流量。流体流量测量是化工生产过程中常见的测量参数之一。流量测量仪表可用于生产过程种的原料配比控制、能源计量以及三废排放的管理和控制。计量仪表选型直接关系到计量数据的准确性和可靠性，根据使用条件合理选择流量计具有十分重大的意义。计量仪表在选型时需要考虑的因素很多，主要有以下五点：第一，仪表性能。包括：精确度、重复性、线性度、测量范围、压力损失、上下限流量等。第二，流体特性。包括：流体压力、温度、密度、黏度、润滑性、化学性质、腐蚀、脏污、气体压缩系数、等嫡指数、比热容、混相流、脉动流等。第三，安装要求。包括：管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、辅助设备（过滤、排污）等。第四，环境条件。包括：环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等。第五，维护需求以及价格等因素。包括：采购费、安装费、维修费、校验费、运行费（能耗）、使用期限、备品备件等[2]。

3移动高压天然气的计量形式

天然气的计量方式主要包括三种，分别为体积计量、质量计量和能量计量。

3.1体积计量形式

天然气体积计量法是通过特定的计量仪器，对标准参比条件下单位时间通过的气体体积进行计量的形式，主流的计量仪器有孔板流量计、涡街流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。孔板流量计为压差式流量计，在早期的天然气管网中比较常见，具有价格低、稳定、便于安装等特点。旋涡流量计具有量程比较大、维护量小、无可动部件等优点，最初多用于气田小用户商贸计量点。因其测量误差容易受强烈机械振动和磁场干扰影响，且压力损失较大，不适合用于低压力供气的商贸直销点，逐步被腰轮流量计取代。但因其价格较低且维护量小等特点，现在多用于准确度要求不高的湿气单井计量点。超声波流量计属于速差式流量计，超声波流量计主要用于现场管道流量的临时测量，因此设计时要考虑便携性、易用性和功能性。近年来，随着“西气东输”战略的进一步推进，气体超声波流量计在天然气管道输送和贸易交接等领域的应用得以进一步拓展，同时客观环境也对气体超声波流量计的检定能力提出了更的要求[3]。

3.2质量计量形式

天然气作为一种优质方便的清洁能源，在能源消费中占有重要地位，与传统煤炭、石油燃料相比，可减少有害气体排放，降低空气污染，在工业生产与日常生活的诸多领域都得到非常广泛的应用。天然气质量计量的主要形式是科氏质量计量。科氏质量流量计一般由传感器和变送器两部分组成。传感器主要功能部件有微振动测量管、振动器、信号检测器以及温度补偿元件。当测量管中有流体流过时，在科氏力的作用下，测量管发生微小扭动，该扭动角度的大小与振动管中的流体质量流量成正比，通过接收该信号并进行处理就可以得到流体的质量流量。

3.3能量计量形式

天然气贸易交接时，通过累积取样系统获得一定周期的混合样品，然后采用色谱法对样品进行组成分析，并基于组成数据计算获得天然气的发热量。由此可见，累积取样系统的工作状态是否正常，对获得的发热量值的准确性和有效性至关重要。因此，需要建立全面、系统的累积取样系统性能评价方法。天然气能量计量的实施需要以成熟的体积计量或质量计量为基础，其计量过程可分为流量计量、发热量计量与组分分析三部分。通过体积或质量流量计测得天然气流量后，结合对应的天然气发热量数据，便可计量出天然气的能量。天然气发热量的测量方式可分为直接测量法与间接测量法。天然气能量计量是未来的发展趋势，而累积取样系统是获得天然气发热量平均值的关键技术，在未来将具有越来越广泛的应用场景

[4]。

4移动高压天然气流量计准确度校正方法

4.1消除机械振动影响

第一，要尽可能地选择无振动或远离泵房、机组等振动来源的位置，尽量不要将两个或更多的传感器同时安装在一条管线上，否则会由于检测管的震动，导致多个质量流量计互相影响，造成不正常的震动。第二，设备的安装要规范化。安装时，将直管与支座直接相连，再将仪器接头与管子相连，将直管截短，在无压状态下将仪器吊起；或用法兰同轴的方式对齐加工管路，减小压力，并用托架固定，以避免仪表在长管路上的摇晃。

4.2压力影响的校正

在测量过程中，工作压力与校准压力之间存在很大差异时，测量压力会对测量结果产生很大的影响。可以通过调压器完成校正工程。调压器的选型与设置是调压计量装置设计的关键。调压器按节流调节装置的形式有曲流式和轴流式；按阀座形式有截止阀式，有单阀座式和双阀座式，按消声器安装形式有内置和外置消声器；按控制方式有间接作用式和直接作用式。为保证天然气输配系统连续稳定安全运行，调压一般采用两台并联或设置监控调压器的方式。

4.3温度效应校正

国家尚未建成基准级发热量测量装置，即国际0级水平的基准气体热量计。天然气热值变化范围大，管输和储气环节实施能量计价困难。温度的改变将对计量管道的刚度和零点稳定性产生一定影响，进而影响计量的准确性。测管硬度会随温度的变化而变化，主要是因为测管材料随温度的增加而变得柔软，导致偏移增大，流量测量值升高，从而影响由科里奥利力引起的扭曲量。在质量流量计中，通常在其传感器中装有RTD温度传感器，用于测温和补偿。

结束语

天然气作为三大化石能源之一，在人类日常生活和工业生产中占有重要地位，其清洁性与经济性的特点使其在化石能源消费总量中的占比不断提高，已成为能源结构中的重要组成部分。同时由于现场条件制约，常导致流量计无法及时送检，造成计量纠纷，随着中俄管线的投产，中国贸易交接计量的需求进一步扩大，因此，提升检定能力、加强计量服务、提高现场检定水平刻不容缓。

参考文献:

［1］卜庆超.超声波流量计在天然气长输管道计量中的影响［J］．仪器仪表用户，2021(11):15．

［2］关松.移动式天然气流量标准装置不确定度评定［J］．中国计量，2014(12):81．

［3］陈梅，曲升华.标准表法流量标准装置数学模型的建立及应用［J］．计量技术，2005(9):40．

［4］陈桂林，程佳，黄震威，等.气体流量计远程校准系统研究［J］．传感器与微系统，2015(5):33．