摘(zhai)要:爲了(le)提高天(tiān)然氣附(fù)加值,各(ge)油氣田(tian)紛紛采(cǎi)用深冷(lěng)㊙️方式💃🏻從(cong)天然氣(qi)中分離(li)出乙烷(wan)氣體作(zuo)爲産品(pin)銷售。但(dan)乙烷氣(qi)體的組(zǔ)分🐆、密度(dù)與常規(guī)的天然(ran)氣存在(zài)較大差(cha)異，緻使(shi)貿易交(jiao)接計量(liàng)沒有可(kě)參照的(de)國家及(ji)行業标(biāo)準。爲了(le)提高乙(yǐ)烷氣體(ti)計量的(de)精度,應(ying)選擇正(zheng)确的測(cè)量方法(fa),通過比(bǐ)較常用(yong) 氣體流(liu)量計 的(de)測量原(yuan)理,分析(xi)了壓縮(suo)因子計(ji)算的精(jing)度對氣(qi)體體積(ji)🌏測量🍓精(jing)度的影(yǐng)響程度(du)，最終推(tui)薦采用(yong)質量流(liú)星計進(jìn)行乙烷(wan)氣體交(jiao)接計量(liàng);同時結(jie)合質量(liang)流星計(jì)的工作(zuò)原理和(hé)現場實(shi)際使用(yòng)過程🍓中(zhōng)的經驗(yàn),對質量(liàng)流量計(ji) 的檢定(dìng)、安裝和(hé)使用等(deng)環節提(ti)出合理(li)化建議(yì),以便🐉爲(wèi)更多天(tiān)然🌐氣附(fù)加産品(pin)的交接(jie)計量提(tí)供技術(shu)支撐。
　　乙(yǐ)烷與液(yè)化氣、穩(wen)定輕烴(ting)和穩定(dìng)凝析油(you)等原料(liào)相比，具(ju)有乙烯(xi)轉換率(lü),是優質(zhì)的乙烯(xī)原料。近(jin)年來各(ge)油田公(gong)司通過(guo)♊對油氣(qì)田♉産出(chu)的天然(rán)氣進行(háng)增壓深(shēn)冷将乙(yǐ)烷氣體(tǐ)分離後(hou)輸送☔到(dào)煉化企(qǐ)業，作爲(wei)乙🌈烯生(sheng)産的👌原(yuán)料,提高(gao)天然氣(qi)的附加(jia)價值。作(zuo)爲交接(jiē)産品的(de)管輸乙(yǐ)烷氣體(ti)其組分(fèn)、密度與(yu)管輸天(tian)然氣存(cun)在較大(dà)差📞異。目(mù)前天然(ran)氣交🐇接(jiē)計量過(guo)程中執(zhi)行國家(jia)及行👈業(ye)标準👄不(bú)适用于(yu)乙烷氣(qi)體，需要(yào)探讨适(shì)合乙烷(wan)氣體交(jiāo)接計量(liang)的測方(fang)法，以确(què)保乙烷(wán)氣體交(jiāo)接計量(liàng)數據正(zheng)确、公平(ping)、公正。
1常(chang)用天然(ran)氣标準(zhǔn)體積計(jì)算方法(fǎ)
　　目前國(guó)際上天(tiān)然氣貿(mao)易交接(jie)普遍采(cai)用超聲(sheng)、 渦輪流(liú)量計 、旋(xuán)進旋渦(wō)、孔闆等(deng)計量儀(yi)表。其中(zhōng)超聲、渦(wō)輪、 旋進(jìn)旋渦流(liú)量計等(deng)計 量儀(yí)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(jī)量Vg進行(hang)補償計(ji)算，最🔴終(zhōng)換💞算爲(wei)标準狀(zhuàng)态下體(ti)積量V,進(jin)行交接(jie)11。

　　式中:Vn爲(wèi)标準狀(zhuang)态下的(de)體積，Nm3;pn爲(wèi)标準大(dà)氣壓力(li)，0.101325Pa;T.爲标準(zhun)狀💛态下(xia)的👣絕對(dui)溫度(293.15),K;Z.爲(wei)标準狀(zhuang)态下的(de)壓縮因(yīn)子;Vg爲工(gong)作狀态(tai)下的體(ti)積，m3;pg爲工(gong)作狀态(tài)下的絕(jue)對壓力(lì)，Pa;Tg爲工作(zuò)狀态下(xia)的絕對(dui)👄溫度(273.15+t),K;t爲(wei)被測介(jie)質攝氏(shi)溫度❓,℃;Zg爲(wei)工作狀(zhuang)态下的(de)壓⛱️縮因(yin)子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biāo)準孔闆(pan)測天然(ran)氣》中測(ce)量天然(rán)氣的質(zhi)量流量(liang)qm計算方(fang)法⛱️如公(gong)式(2)和公(gōng)式(3)所示(shi):

　　式中:qm爲(wèi)天然氣(qi)的質量(liàng)流量，kg;C爲(wèi)流出系(xì)數，與節(jie)流裝置(zhi)的幾何(he)尺寸和(he)雷諾數(shu)相關;b爲(wei)直徑比(bǐ)，孔闆開(kai)孔直徑(jing)與上遊(you)測量管(guan)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(zhí)♻️取決于(yú)流體靜(jìng)壓、孔闆(pǎn)前後差(cha)壓和等(děng)熵指數(shu);d爲孔闆(pǎn)開孔🥵直(zhí)徑，m;△p爲孔(kong)闆前後(hòu)斷⭐面差(cha)壓，Pa,可以(yǐ)采用蹉(cuo)壓變送(song)器正确(que)測量;ρ1爲(wei)介質工(gōng)👣作狀态(tai)下的密(mi)度,kg/m3。由公(gong)式(3)計算(suàn)得出:

　　式(shi)中:M爲于(yu)空氣的(de)摩爾質(zhì)量,值爲(wèi)289626kg/kmol;G爲天然(rán)滇實相(xiàng)對密度(dù);R爲通用(yong)氣體常(cháng)數,值爲(wei)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空(kong)氣在标(biao)準參比(bǐ)⭐條件✏️下(xia)的壓縮(suō)因子，值(zhi)爲⛱️0.99963。
　　式(1)(2)(3)中(zhong)ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shu)爲标準(zhun)大氣壓(yā)、絕對溫(wen)度、通用(yòng)氣體常(chang)數等常(cháng)數或與(yǔ)流量計(jì)尺寸相(xiang)關的常(cháng)量，取值(zhi)确定，不(bu)影✉️響計(ji)量值的(de)精度。而(er)Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(biàn)量,其測(cè)量的精(jīng)度直接(jiē)影響計(jì)量值的(de)精💰度。GB18603《天(tiān)然氣計(jì)量系統(tong)技術要(yào)求》附錄(lu)A對以上(shang)變量的(de)精度提(tí)出明确(que)的要求(qiu)[3),具體要(yao)求見表(biǎo)1。
　　表中溫(wen)度、勵、工(gōng)作條件(jian)下的體(tǐ)積流量(liang)均爲直(zhí)接測量(liàng)🏃參數,并(bìng)且可以(yǐ)通過選(xuǎn)用高精(jīng)度的測(ce)量儀表(biǎo)降低測(cè)❗量誤差(cha)。而氣體(ti)的壓👉縮(suo)因子是(shi)一個非(fei)直接測(ce)量量，其(qí)大小與(yu)⛹🏻‍♀️氣體的(de)組分、高(gāo)位發熱(re)🔞量、相對(duì)密度、壓(yā)力和溫(wēn)度等狀(zhuang)态參數(shu)相關。
2壓(yā)縮因子(zǐ)對氣體(tǐ)标準體(ti)積計算(suàn)的影響(xiǎng)
　　目前國(guó)際上推(tuī)薦采用(yong)AGA892DC和SGERG-88方程(cheng)計算工(gōng)作狀态(tài)下天🔞然(ran)氣壓縮(suo)因🌂子。我(wo)國起草(cao)發布《天(tian)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(tóng)方法計(ji)算天然(rán)氣壓縮(suo)✍️因子。國(guo)際上多(duo)數流量(liàng)👅計生産(chǎn)廠家在(zai)流量計(ji)算機中(zhōng)置入以(yi)上兩種(zhǒng)壓縮因(yīn)子計算(suan)軟件。但(dàn)是兩種(zhong)壓縮因(yīn)子計算(suan)方法對(dui)管輸天(tiān)然氣的(de)組✨成範(fàn)圍有所(suo)限制，當(dang)天然氣(qì)中乙烷(wan)含量超(chao)🌐出20%後,計(ji)算的壓(ya)縮因子(zǐ)不确定(ding)度20.5%。通常(chang)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(yā)縮因子(zi)計算的(de)不确定(ding)度難以(yi)估算,直(zhí)接影響(xiǎng)🌈交接計(ji)量的不(bu)确定度(dù)。
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(zài)流🌂量計(jì)選型過(guo)程中應(yīng)該避開(kai)壓縮因(yīn)子計算(suàn)過程，建(jiàn)議選擇(ze)科裏奧(ào)利質量(liàng)流量計(ji)計量乙(yǐ)烷氣體(tǐ)。
　　科裏奧(ao)利質量(liàng)流星計(jì)(簡稱科(kē)氏力流(liu)星計)是(shi)一種利(li)用流🈚體(ti)在振動(dong)管中流(liu)動而産(chǎn)生與質(zhi)量流量(liàng)成♻️正比(bǐ)的科裏(li)奧利力(lì)的原理(li)來直接(jiē)測量質(zhì)量流量(liang)☔的儀表(biao)。流量計(ji)由振動(dong)管、電磁(ci)驅動器(qì)和檢測(ce)器組成(chéng)。振動管(guan)(測量管(guǎn)道🔞)是敏(min)感器件(jian),有U形、0形(xíng)、環形、直(zhí)管形及(ji)螺旋形(xing)💚等幾種(zhǒng)形狀,振(zhen)動管有(yǒu)單🥰管、雙(shuang)管和多(duō)管等形(xing)式，但基(ji)本原理(lǐ)相同。
　　U形(xing)管式科(kē)氏力流(liú)量計的(de)測量原(yuan)理如圖(tu)1所示。U形(xíng)管的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼兩(liang)個開口(kǒu)㊙️端固定(ding)，流體由(yóu)此流入(ru)和流出(chu)。U形管頂(dǐng)端裝有(you)電磁驅(qu)動器，用(yòng)于驅動(dong)U形管沿(yán)垂直于(yú)U形管所(suo)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(dòng)迫使管(guan)中流體(tǐ)✉️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(liu)體将受(shou)到科氏(shì)力的作(zuò)用，同時(shi)流體以(yi)反作🏃🏻‍♂️用(yòng)力作用(yong)于U形管(guǎn)。流體在(zai)U形管兩(liǎng)側的流(liu)動方向(xiang)相反，所(suo)以作用(yong)于U形管(guan)兩側的(de)科氏力(li)大💋小相(xiàng)等方向(xiang)相反⁉️，從(cong)而使U形(xíng)管受到(dào)一📞個力(lì)矩的作(zuo)用，使得(de)振動管(guǎn)繞R-R軸産(chǎn)生扭☁️轉(zhuan)變形，該(gai)變形量(liang)的⭕大小(xiao)與通過(guò)流量計(ji)的質🙇‍♀️量(liàng)流量具(jù)有确定(dìng)的關系(xì)🌈。檢測器(qi)測得這(zhè)個變彩(cai)量，即可(kě)測得管(guan)内介質(zhì)的質量(liang)流量。

　　科裏(lǐ)奧利流(liú)量計可(ke)以将被(bei)檢測的(de)流體質(zhì)量流量(liàng)直接體(ti)現出來(lai),質量作(zuò)爲物質(zhì)本身的(de)屬性其(qi)大小不(bú)随溫度(du)、力等參(cān)數改變(bian)而改變(biàn),計量數(shù)據可直(zhí)接🈲用于(yú)供💘需雙(shuang)方交接(jiē)計量。此(cǐ)外可以(yi)正确測(cè)量氣體(ti)組分，采(cai)用GB/T11062-2014《天然(rán)氣發熱(re)量、密度(du)、相對密(mi)度和沃(wò)泊指數(shù)的計算(suan)方法》正(zheng)确計算(suàn)乙烷氣(qi)體标💘準(zhǔn)狀況下(xià)的㊙️密度(dù)，進而得(de)到氣體(tǐ)标準狀(zhuang)況下的(de)體積流(liú)量⁉️，甚至(zhì)熱:值流(liú)量。
4存在(zai)的問題(ti)及建議(yì)
4.1檢定問(wèn)題
　　由于(yú)氣體實(shi)流檢定(ding)成本高(gāo)，送檢周(zhou)期長，因(yin)此質量(liang)流量計(jì)👨‍❤️‍👨的用戶(hù)通常選(xuǎn)擇采用(yòng)液體(水(shui))對流量(liàng)計進行(háng)檢定/校(xiào)準。針對(dui)液🔱體檢(jian)定的數(shù)據是否(fou)能夠真(zhen)實反映(ying)氣體介(jiè)質運行(háng)工況下(xia)
的計量(liang)性能，在(zài)設備投(tou)用前分(fen)别采用(yòng)水和天(tian)然氣兩(liǎng)㊙️種介質(zhì)☂️對相同(tong)型号的(de)2台流量(liàng)計進行(háng)了檢定(ding)。試👅驗數(shu)據如❄️表(biǎo)2所💯示。
由(yóu)表2可知(zhī):
(1)同-台質(zhì)量流量(liang)計用于(yú)液體計(jì)量的精(jing)度要高(gāo)于氣㊙️體(tǐ)計量的(de)精度。主(zhu)要原因(yīn)是氣體(ti)的密度(dù)要遠低(di)于液體(ti)密度，因(yin)此計量(liàng)氣體時(shi)，瞬時流(liu)量通常(chang)低于流(liu)量計最(zui)大量程(cheng)的
1/3,超出(chū)計量儀(yi)表的最(zuì)佳運行(hang)範圍。
(2)循(xún)環水标(biao)定的數(shu)據如不(bu)超出流(liú)量計的(de)精度等(deng)級的要(yào)求，氣體(tǐ)校準的(de)數據也(ye)能保持(chi)在測量(liàng)氣體規(guī)👅定的精(jīng)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(bèi)實流檢(jian)定條件(jiàn)的情況(kuàng)下，可采(cǎi)用循環(huán)水進💘行(hang)檢定/校(xiao)準，但檢(jiǎn)定和校(xiào)準的流(liú)量點應(yīng)接近實(shi)際運行(háng)工況下(xià)的質量(liàng)流量，并(bìng)按照液(ye)體計量(liang)精度等(deng)級⭐的要(yao)求進行(hang)評價[81。
4.2消(xiāo)除安裝(zhuāng)應力
　　由(you)于管道(dao)伸縮變(biàn)形會造(zào)成應力(lì)，使得傳(chuan)感器零(ling)點發生(sheng)變🤩化，影(yǐng)響測量(liàng)精度。因(yin)此質量(liang)流量計(ji)在安裝(zhuāng)過程應(yīng)注意以(yǐ)下幾🍓點(diǎn):.
(1)傳感器(qi)的安裝(zhuang)位置避(bi)開由于(yú)溫度變(bian)化可能(neng)弓|起伸(shen)🌂縮和🈲變(biàn)形較大(dà)的工藝(yi)管段。
(2)傳(chuan)感器安(an)裝法蘭(lan)必須與(yu)管道法(fǎ)蘭同軸(zhou)連接以(yǐ)減❌小安(an)裝應力(lì)，保證測(cè)量精度(du)。
(3)應保證(zheng)與傳感(gǎn)器上遊(yóu)、下遊鏈(liàn)接的管(guan)道有穩(wěn)固支撐(chēng)物，支撐(chēng)杆應以(yi)傳感器(qì)爲中心(xin)對稱分(fen)布，支撐(cheng)杆與基(jī)礎牢固(gu)連接。傳(chuan)👉感器安(ān)裝位置(zhì)附近管(guan)道線上(shang)的閥]或(huò)泵都需(xu)💋要有其(qi)
自己的(de)支撐物(wù)，不與傳(chuán)感器共(gòng)用同一(yī)支撐物(wù)。
(4)爲消除(chu)安裝應(ying)力，安裝(zhuāng)傳感器(qi)時應先(xian)配管，将(jiang)工藝管(guǎn)🥵線、閥門(mén)與傳感(gǎn)器整體(ti)預先安(an)裝好并(bing)吊裝，再(zài)将🥰其與(yu)工藝主(zhǔ)管線焊(hàn)接,焊接(jiē)時應使(shǐ)傳感器(qì)、閥門及(ji)工藝主(zhǔ)🐅管線處(chu)于同鉛(qiān)垂面内(nèi)。

4.3壓力補(bu)償
　　力影(ying)響定義(yi)爲過程(chéng)壓力偏(pian)離檢定(ding)/校準壓(ya)力而引(yin)起的傳(chuán)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(rán)影⛹🏻‍♀️響量(liang)很小，但(dan)是當使(shǐ)用時過(guo)程壓力(li)與标定(dìng)壓力相(xiàng)差很大(da)時，對于(yu)高精度(du)質量流(liú)量計精(jīng)度的影(ying)響還💋是(shì)不容忽(hū)視的，尤(yóu)其是對(dui)于管徑(jing)大、測量(liang)管壁厚(hòu)小的質(zhì)量流量(liàng)♻️計影響(xiang)更大。
　　日(rì)常工作(zuo)中的壓(ya)力補償(cháng)方法有(you)流量系(xì)數标定(dìng)法、靜态(tai)壓力補(bu)償法和(hé)動态壓(ya)力補償(chang)法。具體(ti)方法可(kě)以根據(ju)現場的(de)運行工(gong)作💔，參照(zhào)廠家的(de)說明書(shū)進行補(bu)償。對于(yú)運行💞壓(ya)力相☔對(dui)穩定的(de)計量工(gōng)藝，可采(cǎi)用靜态(tai)壓力💰補(bǔ)償法。根(gēn)據廠家(jiā)提供的(de)流量計(jì)産品樣(yang)✏️本,可以(yi)查閱到(dào)需要進(jìn)行靜态(tai)壓力補(bǔ)償的流(liú)量計型(xing)号，并粗(cu)分别找(zhǎo)出壓力(li)對流量(liàng)和密度(du)影響的(de)系數,然(ran)後用H
HART手(shou)抄器 或(huo)ProLinkI12.0軟件寫(xiě)入流量(liang)計。
4.4避免(miǎn)雜質聚(ju)集
　　測量(liang)管内壁(bì)磨損腐(fu)蝕或沉(chen)積結垢(gou)會影響(xiǎng)測量精(jīng)度,對于(yú)♊計量介(jiè)質爲氣(qì)體的質(zhi)量流量(liàng)計應采(cai)用外⭕殼(ké)朝上水(shui)平安裝(zhuang)、傾斜45°或(huò)垂直安(an)裝傳感(gan)器3種方(fāng)式，如圖(tu)2所示,避(bi)免冷凝(ning)液聚積(jī)在傳感(gan)器振動(dòng)管内。

4.5避免天(tiān)然氣冰(bing)合物
　　在(zài)一定壓(ya)力、溫度(du)下，天然(rán)氣中的(de)某些成(cheng)分與水(shui)生成一(yi)種外形(xíng)像冰的(de)籠形化(hua)台物。氣(qì)體壓力(li)的波動(dong)、流速突(tū)變産生(sheng)㊙️攪動會(huì)加速水(shuǐ)合物的(de)形成，氣(qì)體的相(xiàng)對密度(dù)越大生(shēng)成水合(hé)物的溫(wēn)度範👨‍❤️‍👨圍(wéi)越寬。科(kē)裏奧利(lì)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(yuán)件,對氣(qi)流有一(yī)定的擾(rǎo)動，乙烷(wán)🌈氣體相(xiàng)對密度(du)較天然(rán)大，在計(ji)量裝置(zhi)前後很(hen)容易形(xing)成水合(hé)物阻塞(sai)管路。因(yin)此在設(she)計過程(chéng)中應盡(jin)可能減(jian)少計量(liang)線路中(zhong)阻流件(jiàn)的設置(zhì),必要時(shi)需要對(dui)流量計(jì)進行保(bǎo)溫，避開(kai)水合物(wu)形成㊙️的(de)溫度🎯及(jí)壓力範(fàn)圍。
5結束(shu)語
　　乙烷(wán)交接計(jì)量目前(qián)尚無可(kě)以遵循(xún)的國家(jia)或行業(ye)标準，SYT6659--2016《用(yong)科裏奧(ao)利質量(liàng)流量計(jì)測量天(tiān)然氣流(liú)量》标🛀準(zhǔn)中規定(dìng)🌈适用的(de)天🈲然氣(qi)相對密(mì)度範圍(wéi)爲0.554~0.870，商品(pin)乙烷氣(qì)體的相(xiang)對密度(du)超出了(le)該範圍(wei)，被排除(chu)在标準(zhǔn)🎯的适用(yòng)範👈圍外(wai)。但是該(gāi)标準在(zài)質量轉(zhuǎn)換體積(ji)量的🤩計(jì)算方法(fa)并不涉(shè)及壓縮(suo)因子的(de)計算,從(cóng)理論上(shang)講對氣(qi)體的真(zhen)實相對(duì)密度不(bú)應🤩該有(you)所限制(zhì)。如果将(jiang)該标準(zhun)=氣體的(de)适用範(fan)圍擴大(dà),乙烷交(jiāo)接計量(liang)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(xian)于質量(liang)流量👨‍❤️‍👨計(ji)的♈測量(liang)方法，可(ke)以進一(yī)步探索(suǒ)乙烷t氣(qì)體壓縮(suo)因子計(ji)算方法(fa)，對GB/T17747适用(yong)範圍進(jin)行補充(chōng)，從而爲(wèi)乙烷氣(qi)⁉️體交接(jiē)💘計量器(qi)具選擇(zé)的多樣(yàng)性提供(gòng)技術㊙️支(zhī)撐。

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