摘要:爲了(le)提高天然氣附(fu)加值,各油氣田(tián)紛紛采用深冷(lěng)方式從🔆天然氣(qi)中分離出乙烷(wán)氣體作爲産品(pin)銷售📞。但乙烷氣(qì)體的組分、密度(du)與常規的天然(rán)氣存在較大差(cha)異，緻使貿易交(jiao)接計量沒有可(ke)參照的國家及(ji)行業标準。爲了(le)提高乙烷🛀氣體(ti)計量㊙️的精度,應(yīng)選擇正确的測(cè)量方法,通過比(bi)較常用 氣體流(liu)量計 的測量原(yuán)理,分析了壓縮(suo)因子計算的精(jīng)度對氣體體積(ji)測量精度的影(yǐng)響程度，最終推(tuī)薦采用質量流(liú)星計進行乙烷(wan)✨氣體交接🈲計量(liàng);同時結合質量(liang)流星計的工作(zuo)原理和現場實(shí)際使用過程中(zhōng)的經驗,對質量(liàng)流量計 的檢定(ding)、安裝和使用等(děng)環節提出合理(lǐ)化建議,以便💔爲(wèi)更多天然氣附(fù)加産品的交接(jiē)計量提供技術(shu)支撐。
　　乙烷與液(ye)化氣、穩定輕烴(tīng)和穩定凝析油(yóu)等原料相比，具(ju)有乙烯轉換率(lǜ),是優質的乙烯(xī)原料。近年來各(gè)油田❗公司通過(guo)對油氣田産出(chū)的天然氣進行(háng)增壓深冷将乙(yǐ)烷氣💰體分離後(hòu)輸送㊙️到煉化企(qǐ)業，作爲乙烯生(shēng)産的原料,提高(gāo)天然氣的附加(jia)價值。作爲交接(jiē)産品的管輸🙇‍♀️乙(yǐ)烷氣體其組分(fèn)、密度與管輸天(tiān)然氣🌂存在較大(da)差異。目前天然(rán)氣交接計量過(guo)程中⛹🏻‍♀️執行國家(jiā)及行業标準🤩不(bu)适用❤️于乙烷氣(qì)體，需要探讨适(shì)合🍓乙烷氣體交(jiao)接計量的測方(fang)法，以确保乙烷(wán)氣體交接計量(liang)數據正确、公平(píng)、公正。
1常用天然(rán)氣标準體積計(ji)算方法
　　目前國(guo)際上天然氣貿(mào)易交接普遍采(cǎi)用超聲、 渦輪流(liú)量計 、旋進旋渦(wo)、孔闆等計量儀(yi)表。其中超聲、渦(wo)輪、 旋進旋渦流(liu)量計等計 量儀(yí)表直接測量均(jun)爲氣體的工況(kuang)體積量，然後通(tong)過氣體方程公(gōng)式(1)對工況體積(ji)量Vg進行補償計(ji)算，最🌈終換💛算爲(wèi)标準狀态下體(ti)🔞積量V,進行交接(jie)11。

　　式中:Vn爲标準狀(zhuàng)态下的體積，Nm3;pn爲(wèi)标準大氣壓力(lì)，0.101325Pa;T.爲标🌈準狀🛀🏻态下(xià)的絕對溫度(293.15),K;Z.爲(wei)标準狀态下的(de)壓縮因子🏃‍♀️;Vg爲工(gong)作狀态下的體(tǐ)積，m3;pg爲工作狀态(tài)下的絕對壓力(li)，Pa;Tg爲工作狀态下(xia)的絕對溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介質攝氏(shi)溫度❤️,℃;Zg爲工作狀(zhuàng)态下的壓縮因(yin)子。
　　GB/T21446--2008121《用标準孔闆(pǎn)測天然氣》中測(ce)量天然氣的質(zhì)量流量qm計算方(fang)法‼️如♌公式(2)和公(gong)式(3)所示:

　　式中:qm爲(wei)天然氣的質量(liang)流量，kg;C爲流出系(xì)數，與節流裝置(zhì)🐉的幾🔴何尺寸和(he)雷諾數相關;b爲(wèi)直徑比，孔闆開(kai)孔直徑與上遊(yóu)測量管内徑之(zhī)比;ε爲可膨脹系(xi)數,對于給定的(de)計量裝置該值(zhi)取決于流體靜(jing)壓、孔闆前後差(chà)壓和等熵指數(shù);d爲👣孔闆開孔直(zhí)徑，m;△p爲孔🏒闆前後(hòu)斷面差壓，Pa,可以(yǐ)采用蹉壓變送(sòng)器正确測量;ρ1爲(wei)介質工作狀态(tai)下的密度,kg/m3。由公(gōng)式(3)計算得出:

　　式(shi)中:M爲于空氣的(de)摩爾質量,值爲(wèi)289626kg/kmol;G爲天然滇實相(xiàng)對密度⛷️;R爲通用(yong)❓氣體常數,值爲(wei)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空氣在标(biao)準參比條件下(xia)的🈲壓縮因子，值(zhí)爲⭐0.99963。
　　式(1)(2)(3)中ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shù)爲标準大氣壓(yā)、絕對溫度、通用(yong)氣體常🏃‍♀️數等常(cháng)數或與流量計(ji)尺寸相關的常(cháng)量，取值确定，不(bú)影響計量值的(de)精🤟度。而🔴Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(biàn)量,其測量的精(jīng)度直接影響計(jì)量值的精度。GB18603《天(tian)然🌈氣計量系統(tong)技術要求》附錄(lù)A對以上變量的(de)精度提出明确(què)的要求[3),具體㊙️要(yào)求見表1。
　　表中溫(wen)度、勵、工作條件(jiàn)下的體積流量(liàng)均爲直接測📐量(liang)🌈參數,并且可以(yi)通過選用高精(jing)度的測量儀表(biǎo)降低測量誤差(chà)。而氣體🚩的壓縮(suo)因子是一個非(fei)直接測量量，其(qí)大小與氣體的(de)組分、高位發熱(re)✊量、相對密度、壓(yā)力和溫度等狀(zhuàng)态參數相關。
2壓(ya)縮因子對氣體(ti)标準體積計算(suan)的影響
　　目前國(guó)際上推薦采用(yòng)AGA892DC和SGERG-88方程計算工(gong)作狀态下天然(rán)氣壓縮因子。我(wǒ)國起草發布《天(tiān)然氣壓縮因子(zi)的計算》GB/T17747--2011也采用(yong)以上兩🛀🏻種不同(tong)方法計算天然(ran)氣壓縮因子。國(guo)際上多數流量(liang)計生産廠家在(zài)流量計算機中(zhōng)置入以上兩種(zhǒng)壓縮因子計算(suan)軟件。但是兩種(zhǒng)壓縮因子計算(suan)方法對管輸天(tiān)然氣的組成範(fàn)圍有所⭐限制，當(dang)天然氣中乙烷(wan)含量超出20%後,計(ji)算的壓縮因🈲子(zi)不确定度20.5%。通常(cháng)管輸乙烷氣體(tǐ)中乙烷含量≥95%,遠(yuan)遠超出AGA8-92DC和SGERG-88方程(cheng)的适用範圍。壓(yā)縮因子計算的(de)不确定🐇度難以(yi)估算,直接影響(xiang)交接計量的不(bu)确定度。
3質量流(liú)量計工作原理(li)
　　由于乙烷氣體(tǐ)壓縮因子計算(suàn)的不确定度難(nán)以估計，因此在(zài)流量計選型過(guo)程中應該避開(kai)壓縮因子計算(suan)👉過程，建議選擇(ze)科裏奧利質量(liang)流量計計量乙(yi)烷氣體。
　　科裏奧(ao)利質量流星計(jì)(簡稱科氏力流(liu)星計)是一種利(li)用😍流體在🏃🏻‍♂️振動(dong)管中流動而産(chan)生與質量流量(liàng)成正比的科裏(li)奧✔️利力的原理(lǐ)來直接測量質(zhì)量流量的儀表(biao)。流量計由振動(dong)🔅管、電磁驅動器(qì)和檢測器組成(chéng)。振動管(測量管(guan)道✊)是敏感器件(jiàn),有U形、0形、環形、直(zhi)管形及螺旋形(xíng)等幾種形狀,振(zhen)動管有單管、雙(shuāng)管和多管等形(xing)式，但基本原理(li)相同。
　　U形管式科(kē)氏力流量計的(de)測量原理如圖(tu)1所示。U形管🏃🏻‍♂️的🐇兩(liang)個開口端固定(ding)，流體由此流入(ru)和流出。U形管頂(dǐng)端裝有電磁驅(qu)動器🔱，用于⛹🏻‍♀️驅動(dong)U形管沿垂直于(yu)U形管所在平🐪面(mian)的方向以0-0爲軸(zhóu)按固有頻率振(zhen)動。U形管的㊙️振動(dòng)迫使管中流體(tǐ)⭐在沿管道流動(dong)的同🍓時又随管(guǎn)道作垂直運🌈動(dòng)，此時流體将受(shòu)到科氏力的作(zuò)用，同時流體以(yǐ)反作用力作用(yòng)于U形管。流體在(zai)U形管兩側的流(liu)動方向相反，所(suo)以作用于U形管(guǎn)兩側的科氏力(lì)大🔴小相等方向(xiang)相反♌，從而使U形(xíng)管受到一個力(lì)矩的♌作用，使得(de)振動管繞R-R軸産(chǎn)生扭轉變形，該(gāi)變形🏒量的大小(xiǎo)與通過流量計(ji)的質量流量具(jù)有确🐕定的關系(xi)。檢測器測得這(zhè)個變彩量，即可(ke)測得管内介質(zhì)的質量流量。

　　科裏(lǐ)奧利流量計可(kě)以将被檢測的(de)流體質量流量(liang)直💋接🔞體現出來(lai),質量作爲物質(zhi)本身的屬性其(qí)大小不随溫度(du)、力等參數改變(bian)而改變,計量數(shù)據可直接用于(yu)供需雙方🐕交接(jie)計量。此外可以(yi)正确測量氣體(ti)☔組分，采用GB/T11062-2014《天然(rán)氣發☂️熱量、密度(dù)、相對密度和沃(wo)泊指數的計算(suàn)方法》正确計算(suàn)💃乙烷氣體标準(zhǔn)狀況下的🌍密度(du)，進而得到氣體(ti)标準狀況下的(de)體積流量🐉，甚至(zhi)熱:值流量。
4存在(zài)的問題及建議(yi)
4.1檢定問題
　　由于(yu)氣體實流檢定(dìng)成本高，送檢周(zhōu)期長，因此質量(liang)流量計的用戶(hù)通常選擇采用(yong)液體(水)對流量(liang)計進行檢定/校(xiao)準。針🌍對液體檢(jian)定的數據是否(fou)能夠真實反映(yìng)氣體介質運行(háng)工況下
的計量(liàng)性能，在設備投(tou)用前分别采用(yòng)水和天然氣兩(liǎng)種介質對相同(tóng)型号的2台流量(liàng)計進行了檢定(dìng)。試驗數據如表(biao)2所示。
由表2可知(zhi):
(1)同-台質量流量(liang)計用于液體計(jì)量的精度要高(gao)于氣體計量的(de)精度。主要原因(yin)是氣體的密度(du)要遠低于♉液體(ti)密度，因此計量(liang)氣體時，瞬時流(liu)量通常低于流(liú)量計最大量程(cheng)的
1/3,超出計量儀(yi)表的最佳運行(háng)範圍。
(2)循環水标(biāo)定的數據如不(bú)超出流量計的(de)精度等級的要(yào)🍉求🐇，氣💯體校準的(de)數據也能保持(chi)在測量氣體規(gui)定的精度等級(ji)範圍内。建議計(jì)量乙烷氣體的(de)質量流量計在(zài)不具備實流檢(jiǎn)定條件的情況(kuang)下，可采用🥵循環(huán)水進行檢定/校(xiào)🔞準，但檢定和校(xiao)準的流量點應(yīng)🎯接近實際運行(háng)工況下的質量(liang)流量，并👣按照液(yè)體計量精度等(deng)級的要求進行(hang)評價🌈[81。
4.2消除安裝(zhuāng)應力
　　由于管道(dao)伸縮變形會造(zao)成應力，使得傳(chuán)感器零點發生(sheng)❤️變♊化，影💘響測量(liàng)精度。因此質量(liang)流量計在安裝(zhuāng)過程應注意以(yǐ)下幾點:.
(1)傳感器(qi)的安裝位置避(bì)開由于溫度變(bian)化可能弓|起📧伸(shen)縮和變⭕形較大(dà)的工藝管段。
(2)傳(chuán)感器安裝法蘭(lán)必須與管道法(fǎ)蘭同軸連接以(yi)減小安裝應力(li)，保證測量精度(du)。
(3)應保證與傳感(gǎn)器上遊、下遊鏈(liàn)接的管道有穩(wen)固支撐物📐，支撐(chēng)杆👨‍❤️‍👨應以傳感器(qì)爲中心對稱分(fèn)布，支撐杆與基(ji)礎牢💘固連接。傳(chuán)感器安裝位置(zhì)附近管道線上(shang)的閥]或✌️泵都需(xū)要有其
自己的(de)支撐物，不與傳(chuan)感器共用同一(yī)支撐物。
(4)爲消除(chú)安裝應力，安裝(zhuang)傳感器時應先(xian)配管，将工藝🚩管(guan)線、閥門與傳感(gan)器整體預先安(ān)裝好并吊裝，再(zài)将其與工藝㊙️主(zhǔ)管線焊接,焊🔴接(jie)時應使傳感器(qì)、閥門及工藝主(zhu)管線處于同鉛(qiān)垂面内。

4.3壓力補(bǔ)償
　　力影響定義(yì)爲過程壓力偏(piān)離檢定/校準壓(yā)力而引起的傳(chuán)🔅感🤞器靈敏度的(de)變化101。流體過程(cheng)壓力增大會㊙️使(shi)測量振動管呈(cheng)繃緊現象,這種(zhong)壓力效應雖然(ran)影響量很🌏小，但(dan)是當使用‼️時過(guo)程壓力與标定(ding)壓力相差很大(da)時，對于高精🐪度(dù)質量流👅量計精(jīng)度☂️的影響還是(shi)不容忽視的，尤(yóu)其是對于管徑(jing)大、測💔量管壁厚(hou)小💘的質量流量(liàng)♊計影響更大。
　　日(rì)常工作中的壓(yā)力補償方法有(yǒu)流量系數标定(dìng)法🌈、靜态壓力補(bǔ)償法和動态壓(ya)力補償法。具體(tǐ)方法可以根🍉據(jù)現場的運行🏃‍♂️工(gōng)作，參照廠家的(de)說明書進行補(bu)償。對于運行壓(ya)力相對穩定的(de)計量工藝，可采(cai)用靜态壓力🏃🏻補(bu)償法。根據廠家(jia)提供的流量計(ji)産品樣✌️本,可以(yǐ)查閱✂️到需要進(jin)行🌏靜态壓力補(bǔ)償的流量計型(xing)号，并粗分别找(zhǎo)出壓力對流量(liang)和密度影響❗的(de)系數,然後用H
HART手(shǒu)抄器 或ProLinkI12.0軟件寫(xie)入流量計。
4.4避免(mian)雜質聚集
　　測量(liang)管内壁磨損腐(fu)蝕或沉積結垢(gòu)會影響測量精(jing)度,對于計量介(jie)質爲氣體的質(zhì)量流量計應采(cǎi)用外殼朝上水(shuǐ)平安🐕裝、傾斜45°或(huo)垂直安裝傳感(gan)器3種方式，如圖(tu)2所示,避免冷凝(ning)液聚積在傳感(gǎn)器振動管内。

4.5避免天(tiān)然氣冰合物
　　在(zai)一定壓力、溫度(dù)下，天然氣中的(de)某些成分與水(shuǐ)生成一種外形(xing)像冰的籠形化(hua)台物。氣體壓力(li)的波動、流速突(tū)變産生攪動♌會(hui)加✊速水合物的(de)形成，氣體的相(xiàng)對密度越大生(shēng)成水🐆合物的溫(wēn)度範圍越寬。科(kē)裏奧利質量流(liu)量計振動管内(nei)徑細小，在管路(lu)中屬于節流元(yuán)件,對🈲氣流有一(yi)定的擾動，乙烷(wan)氣體相對密度(dù)較天然大，在計(jì)量裝置前後很(hěn)容易形成水合(he)物阻塞管路。因(yīn)此在設計過程(chéng)中應盡可能減(jian)少計量線🏃路中(zhong)阻流件的設💞置(zhì),必要時需要對(dui)流㊙️量計進行保(bao)溫，避開🔴水合物(wù)形成的溫度及(jí)壓力範圍。
5結束(shù)語
　　乙烷交接計(ji)量目前尚無可(ke)以遵循的國家(jia)或行業标準，SYT6659--2016《用(yong)科裏奧利質量(liang)流量計測量天(tian)然氣流量》标準(zhun)中規定适用的(de)天然氣相對密(mi)度範圍爲0.554~0.870，商品(pin)乙烷氣體的相(xiang)對密度超出了(le)該範圍，被排除(chu)在标準⛹🏻‍♀️的适用(yong)範圍外。但是🌍該(gai)标準在🧑🏾‍🤝‍🧑🏼質量轉(zhuǎn)換體積量的♻️計(jì)算方法并不涉(shè)及壓縮🤞因子的(de)計算,從理論上(shàng)講對氣體的真(zhēn)💞實相對密度不(bu)應🚩該有所限制(zhi)。如果将該标準(zhun)=氣體的适用範(fan)圍擴大,乙烷交(jiao)接計量就有據(ju)可循了。
　　乙烷氣(qi)體交接計量的(de)測量方法不應(yīng)僅局限于質量(liàng)流量計的測量(liàng)方法，可以進一(yī)步探索乙烷t氣(qi)體💘壓縮因子計(jì)算方法，對GB/T17747适用(yong)範圍進行補充(chong)，從而爲乙烷氣(qi)體交接計量器(qì)♊具選擇的多樣(yang)👉性提供技術支(zhī)撐。

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