随着(zhe)國内天(tian)然氣市(shì)場需求(qiú)不斷增(zeng)加，天然(ran)氣對外(wai)♉依📐存度(dù)持續☁️走(zǒu)高，對國(guo)内天然(rán)氣的自(zì)采量增(zeng)幅提出(chū)了💰更高(gāo)的要求(qiú)。山西的(de)非常規(guī)天然氣(qi)資源總(zong)量約占(zhan)全 國的(de)1/3，煤層氣(qi)資源豐(fēng)富，2020年全(quán)省⚽煤層(céng)氣開采(cai)量達到(dào)1×1010m3/a，在2025年将(jiāng)達到2×1010m3/a。渦(wo)輪流量(liang)計 由流(liu)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(chong)信😘号，具(jù)有精度(dù)高、重複(fu)性好、測(ce)量範圍(wéi)廣等諸(zhu)多🈚優點(dian)。在天🌂然(ran)氣計量(liang)的應用(yòng)中，被測(cè)介質的(de)黏度、密(mi)度、髒污(wū)程度、管(guan)道😘安 裝(zhuang)結構、脈(mò)動流和(hé)組分等(děng)在不同(tong)的場所(suǒ)各不🌏相(xiang)同，綜合(he)各種影(ying)響因素(sù)後對渦(wō)輪流量(liàng)計🔴的計(ji)量準确(què)度造成(chéng)較大影(yǐng)響。爲此(ci)，有🐇必要(yao)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(lun)流🙇‍♀️量計(jì)計🈲量精(jīng)度，爲公(gong)平交易(yì)奠定堅(jiān)實的☂️基(ji)🈲礎。
　　山西(xi)省A分輸(shu)站（上遊(yóu)供氣公(gōng)司）自2011年(nián)開始向(xiang)B分輸站(zhan)（下遊⛹🏻‍♀️用(yong)氣☔公司(si)）供氣以(yǐ)來，供氣(qi)長期受(shou)正供銷(xiāo)差困擾(rao)，始終未(wei)得以徹(che)底解決(jué)（A分輸 站(zhàn)至B分輸(shū)站長輸(shū)管線長(zhang)度約爲(wei)2km）。爲此，以(yǐ)A分輸站(zhan)長期貿(mao)易計量(liang)交接的(de)渦輪流(liu)量計爲(wei)對象進(jìn)行研究(jiū)。該渦輪(lun)流量計(ji)距離☎️上(shàng)遊非常(chang)近壓縮(suo)站僅7km，且(qiě)♍地 形地(di)勢特征(zhēng)高差較(jiào)大☂️，在全(quan)省非常(cháng)規天然(rán)氣上下(xià)遊計量(liàng)交接中(zhong)具♉有代(dai)表性。綜(zōng)合各種(zhǒng)影響因(yin)素的分(fen)析可知(zhī)，氣體組(zǔ)分和脈(mo)動流對(dui)計量的(de)精度有(yǒu)較大影(ying)響。本文(wen)通過實(shi) 際數據(jù)對比、AGA8-92DC方(fang)法和脈(mo)動流定(ding)性影響(xiǎng)分析對(dui)計量偏(piān)差進行(hang)研究，是(shi)山西省(sheng)非常規(gui)天然氣(qi)公平貿(mao)易的❗一(yī)項非常(chang)有意義(yì)的課題(tí)。
1渦輪流(liu)量計計(jì)量和換(huàn)算原理(lǐ)
1.1計量原(yuán)理
　　流體(ti)通過渦(wo)輪流量(liang)計時，流(liu)速被轉(zhuǎn)換爲渦(wo)輪的轉(zhuan)速，轉速(sù)再✏️被轉(zhuan)換成與(yǔ)流量成(cheng)正比的(de)電信号(hao)，非常後(hòu)在計數(shù)器上進(jìn)行顯示(shì)和累計(ji)。目前，絕(jué)大多數(shù)渦輪 流(liú)量計都(dōu)爲一體(tǐ)化智能(néng)流量計(jì)，除上述(shu)機械計(ji)🙇‍♀️量部分(fèn)外，還包(bāo)括1台體(tǐ)積計算(suan)儀，依據(ju)實測工(gong)況流量(liang)、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(yi)些固定(ding)參數 進(jin)行計算(suan)，将工況(kuang)體積轉(zhuan)換爲可(kě)貿易交(jiāo)接的天(tian)然♋氣體(tǐ)積，其原(yuán)理如圖(tú)1所示。

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

　　式(shi)(1)中，qf爲工(gong)作條件(jiàn)下的體(tǐ)積流量(liàng)，m3/s；f爲輸出(chu)工作頻(pín)率，Hz，由頻(pín)率計采(cǎi)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(biāo)準參比(bǐ)條件下(xià)的體積(jī)流量換(huàn)算實用(yòng)公式
　　标(biāo)準參比(bǐ)條件下(xià)的體積(ji)流量換(huàn)算實用(yong)公式如(rú)式(2)所🧡示(shì)：

　　式(2)中，qn爲(wèi)标準參(can)比條件(jian)下的體(tǐ)積流量(liàng)，m3/s；pf爲工作(zuò)條件下(xià)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(jìng)壓力， MPa；Tn爲(wèi)标準參(cān)比條件(jian)下的熱(re)力學溫(wen)度，K；Tf爲工(gōng)作條件(jiàn)下的氣(qi)🏃‍♀️體絕對(duì)溫度，K；Zn爲(wèi)标準參(can)✉️比條件(jian)下的氣(qì)體壓縮(suō)因子；Zf爲(wei)工作條(tiáo)件🆚下的(de)氣體壓(ya)縮 因子(zi)。
　　工作條(tiáo)件下的(de)壓力和(hé)溫度的(de)準确度(du)取決于(yú)測量🥵儀(yí)表🐉。标準(zhǔn)參💁比條(tiao)件下的(de)絕對靜(jing)壓力爲(wèi)101.325kPa，熱力學(xué)溫度爲(wei)293.15K。輸出工(gong)作 頻率(lǜ)🥵由頻率(lü)計采集(ji)得到。在(zài)不考慮(lü)測量儀(yí)🔞表測量(liàng)誤差的(de)基礎上(shàng)，研究範(fan)圍可進(jin)一步縮(suō)小，可主(zhu)🥰要從天(tian)然氣組(zǔ)分對計(ji)量的影(ying)響和脈(mò)動🆚流對(dui)計量的(de)影響兩(liang)方面進(jin)行研究(jiu) [1]。
2天然氣(qì)組分對(dui)計量的(de)影響
2.1條(tiáo)件設定(dìng)
　　非常規(guī)天然氣(qì)與天然(rán)氣相同(tóng)，也是一(yi)種混合(he)物，主要(yao)成分是(shì)烷烴，絕(jué)大多數(shù)是CH4，也含(hán)有少量(liang)非烴類(lei)氣體，其(qí)組分在(zài)各💁采氣(qi)✉️區各不(bú)相同，但(dan)作爲影(ying) 響氣體(tǐ)壓縮因(yin)子的因(yīn)素之一(yi)，目前在(zài)山西省(sheng)的計量(liàng)交接點(diǎn)處很少(shao)進行在(zai)線分析(xī)，一般是(shì)在體積(jī)🎯計算儀(yi)中輸入(rù)默認組(zǔ)分比例(lì)作爲換(huàn)算的依(yī)據（設計(jì)組分）。
　　氣(qi)體壓縮(suo)因子Zn在(zai)标準參(cān)比條件(jiàn)下受介(jie)質組分(fen)變化👈影(yǐng)響🈚極小(xiao)🤞（近似于(yú)1），但在高(gāo)壓輸氣(qi)條件下(xia)，工作條(tiao)件下的(de)氣體壓(yā)縮因子(zi)Zf受組分(fen)影響會(huì)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(zǔ)分）相比(bi)有較大(dà)變化，在(zài)高壓輸(shu)送計量(liang)✔️中，氣體(ti)壓縮因(yin)子的變(biàn)化對計(jì)量準确(què)度的影(yǐng)響已超(chao)出了其(qi) 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16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(qu)典型天(tiān)然氣組(zǔ)分，如表(biao)2所示。非(fei)常規天(tian)✍️然氣實(shí)際組分(fèn)以A分輸(shu)站曆年(nian)實際氣(qì)質檢測(ce)報告結(jie)🐇果爲依(yi)據，如表(biǎo)3所示。
2.3理(li)論分析(xī)組分對(duì)氣體壓(ya)縮因子(zi)的影響(xiǎng)
　　壓縮因(yīn)子的求(qiú)得方式(shì)有很多(duō)種，包括(kuo)儀器、理(li)論計算(suan)方程、憑(ping)借經驗(yan)公式估(gu)算、Standing-Katz确定(ding)等[2]。GB/T17747.1 —2011《天然(ran)氣壓縮(suō)因子的(de)計算第(di)1部分：導(dao)論和指(zhi)南》推薦(jian)用AGA8-92DC和SGERG-88法(fa)。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(fa)精度高(gao)，因此選(xuan)用AGA8-92DC法并(bìng)通過VisualBasic編(bian)寫程序(xu)進行計(ji)算。


　　依據(jù)表2典型(xing)天然氣(qì)組分和(he)實際運(yun)行參數(shu)計算Zn/Zf，計(ji)算結果(guǒ)♌爲☔1.0864，輸✌️入(rù)及輸出(chū)結果如(rú)圖2所示(shì)。

　　依據表(biao)3非常規(guī)天然氣(qì)實際組(zu)分和實(shí)際運行(hang)參數計(ji)算Zn/Zf，計算(suàn)結果如(rú)表4所示(shì)。

　　通過對(duì)比分析(xi)，采用設(she)計組分(fen)計算時(shí)氣體壓(ya)縮因🧑🏾‍🤝‍🧑🏼子(zi)比值爲(wei)1.0864，而采用(yong)實際組(zu)分計算(suan)時爲1.0613，偏(piān)差爲2.365%。由(yóu)此可知(zhī)，不調🌐整(zheng)設👅計組(zǔ)分會導(dǎo)緻正2.365%的(de)供銷差(chà)。
2.4實際供(gong)銷差數(shù)據
2011—2019年實(shi)際供銷(xiao)差如表(biao)5所示。

2.5天(tian)然氣組(zu)分對計(jì)量結果(guo)的影響(xiang)
　　将理論(lùn)計算與(yu)實際供(gòng)銷差數(shu)據進行(hang)對比，結(jie)果相👈近(jin)⚽，由🌈此可(kě)知在假(jiǎ)設條件(jian)和不考(kao)慮其他(tā)影響因(yīn)素時，受(shòu)非常規(gui)天然氣(qi)組分的(de)影響，計(ji)量值偏(piān)大，正偏(piān)差 值約(yuē)爲2.28%，對下(xia)遊接氣(qi)單位不(bu)利，給下(xià)遊單位(wèi)的供銷(xiao)差管理(li)造成不(bú)利👌後果(guǒ)。
3脈動流(liú)對計量(liàng)的影響(xiǎng)
　　脈動流(liu)的成因(yīn)有很多(duō)，如在緊(jin)鄰增壓(yā)機出口(kǒu)處、控制(zhì)閥🏃🏻頻🔆繁(fan)🈚操作時(shí)、管線振(zhèn)蕩時和(hé)管線中(zhong)有漩渦(wo)等㊙️，有時(shí)壓力和(he)溫度探(tan)測器㊙️産(chǎn)生的渦(wo)街也會(hui)形成脈(mo)動流。其(qí)特性是(shi)介質流(liú)動不穩(wěn)定，但周(zhou)期性變(biàn)化，流體(tǐ)在加速(sù)或減速(sù)過程中(zhōng)會影響(xiang)葉輪旋(xuán)轉速，但(dan)葉輪旋(xuan)轉相對(dui)滞後，通(tōng)俗可理(lǐ)解爲“慣(guàn)性”，由此(ci)對流量(liàng)計的準(zhun)确計👌量(liàng)造成一(yī)定的影(ying)響。
3.1流量(liang)測量
　　現(xiàn)階段，脈(mò)動流的(de)直接測(ce)量還存(cun)在很大(da)困難，但(dàn)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(liu)量誤差(chà)檢測設(she)備檢測(cè)分析某(mou)一特定(ding)脈動流(liú)的測㊙️量(liàng)誤 差。前(qian)兩種方(fang)法基于(yú)脈動流(liu)的振🚶幅(fu)和頻率(lü)的可測(ce)量性，振(zhèn)幅和頻(pin)率的測(cè)量可通(tōng)過激光(guāng)多普勒(le)技術、熱(re)線風速(sù)儀法等(děng)。專業的(de)脈動流(liú)量誤差(cha)檢測🈲設(shè)備已有(you)設🔴備制(zhi)造廠家(jia) 在生産(chan)。
3.1.1誤差方(fāng)程分析(xī)
　　通過對(dui)機翼理(li)論的研(yan)究，可列(liè)出涉及(ji)慣量、夾(jia)角、葉輪(lún)半徑、角(jiao)速度等(děng)參數的(de)誤差運(yun)動方程(cheng)，通過編(biān)程🌈可求(qiú)✍️得針對(duì)某一特(te)定渦輪(lun)流量計(ji)的不同(tóng)振幅和(hé)頻 率脈(mò)動流的(de)🔞測量誤(wù)差[3]。依據(ju)動量守(shou)恒定律(lü)，可列出(chū)包含流(liú)速、切線(xian)速🔞度等(děng)參數的(de)非線性(xìng)微分方(fang)程，通過(guo)計算和(he)分析可(kě)理論推(tui)導測量(liàng)誤差[4]。
3.1.2實(shi)驗室試(shi)驗
　　現場(chǎng)實測脈(mò)動流的(de)特性，采(cǎi)用已知(zhi)标準體(ti)積壓縮(suō)空氣，在(zai)實驗室(shi)模拟脈(mò)動流，将(jiāng)測量值(zhi)與标準(zhun)體積進(jin)行😘對比(bǐ)，分析測(ce)量📐誤差(cha)❄️。
3.1.3誤差檢(jiǎn)測設備(bei)檢測
　　一(yī)種燃氣(qì)脈動流(liu)誤差檢(jiǎn)測設備(bèi)，可較正(zheng)确地測(ce)得脈🌈動(dòng)❤️誤✍️差值(zhi)，但暫未(wèi)在山西(xi)省廣泛(fan)應用。在(zai)絕大多(duo)數燃🔞氣(qì)公司的(de)實 際運(yun)行管理(lǐ)過程中(zhong)，脈動流(liú)的特💃🏻性(xìng)參數無(wu)法在日(rì)常運行(háng)監測數(shù)據中獲(huo)取，因此(ci)，主🤩要定(ding)性地說(shuō)明脈動(dong)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(zhě)針對脈(mo)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(xiang)小，受流(liú)體減速(su)影響大(da)，計量始(shǐ)終存在(zai)正供銷(xiao)差。此外(wài)， 正供銷(xiao)差取決(jué)于脈動(dòng)☁️流的振(zhèn)幅和頻(pin)率，整體(ti)來說，如(rú)果脈動(dòng)流頻率(lü)大于葉(yè)輪角頻(pin)率時正(zhèng)供銷差(chà)值較大(da)，脈動振(zhèn)幅增大(dà)時正供(gòng)銷差值(zhi)也随之(zhī)增大。
3.3脈(mo)動流對(duì)計量結(jie)果影響(xiǎng)
A分輸站(zhan)渦輪流(liú)量計距(jù)離上遊(yóu)非常近(jìn)的壓縮(suo)站（往複(fú)式壓🏃🏻縮(suo)機增壓(yā)）不到7km，且(qiě)該分輸(shu)站工藝(yì)布置緊(jǐn)湊。據實(shí)地測👣量(liang)，流量計(jì)上遊直(zhí)管段長(zhǎng)度約爲(wei) 6Dn（Dn爲渦輪(lún)流量計(jì)口徑，mm），下(xia)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼遊直管(guan)段長度(du)約爲4Dn。此(cǐ)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(liàng)🔴較大，導(dao)緻在低(dī)窪處極(jí)🌏易形成(cheng) 積液💃🏻，積(jī)液也會(hui)造🥵成脈(mò)動流。2014年(nian)8—10月期間(jiān)，下遊公(gōng)🏃‍♂️司發現(xiàn)正供銷(xiao)差持續(xù)增大時(shi)，對A分輸(shū)站和B分(fen)輸站的(de)渦輪流(liú)量計進(jìn)行了标(biāo)定，但标(biao)定結果(guo)均爲合(he) 格。随後(hòu)下遊公(gōng)司在2014年(nián)11月5—7日對(dui)A至B分輸(shu)站段管(guan)線進行(háng)了清管(guan)作業，共(gong)清出污(wū)水雜質(zhi)約23t，清管(guan)完成後(hou)正供銷(xiāo)差明顯(xian)減小。清(qing)管前後(hou)實際供(gong) 銷🧑🏽‍🤝‍🧑🏻差數(shu)據如表(biao)6所示。

　　除(chú)此之外(wai)，通過日(ri)常運行(háng)監測，供(gòng)氣瞬時(shí)流量每(mei)次顯示(shi)數據都(dou)⚽在變化(huà)，且在一(yi)定時間(jiān)内在1個(gè)值上下(xia)頻繁波(bō)動（波動(dòng)幅度約(yue)爲±20%）。綜合(hé)上述情(qíng) 況，該輸(shū)氣管道(dào)存在脈(mò)動流的(de)可能性(xing)很大。脈(mò)動流會(hui)造成正(zheng)供銷差(cha)影響，對(dui)下遊接(jie)氣單位(wèi)不利，因(yīn)此有🔅必(bi)要對脈(mò)動流的(de)影響⛷️進(jin)行修正(zhèng)。
4結語
　　目(mù)前，山西(xi)省絕大(dà)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(biǎo)還未被(bei)廣泛應(yīng)用于實(shí)際生産(chan)中。探究(jiū)表明，山(shan)西省非(fēi)常規天(tian)然氣的(de)組 分和(hé)脈動流(liu)輸氣均(jun)會使渦(wō)輪流💜量(liang)計産生(sheng)無法通(tōng)過定期(qi)檢定來(lái)♌消除的(de)正向系(xi)統誤差(cha)。因此，爲(wei)⛹🏻‍♀️确保作(zuo)爲上下(xia)遊貿易(yì)交接依(yi)據的計(ji)量表測(cè)量的精(jing)度，保證(zhèng)公平交(jiao)易，可通(tong) 過誤差(chà)分析修(xiu)正、組分(fen)修正、優(you)化工藝(yi)等方式(shì)對現渦(wo)輪流量(liang)直接測(ce)量結果(guǒ)進行修(xiū)正。
a)天然(ran)氣組分(fen)影響的(de)修正建(jiàn)議。結合(hé)實際工(gong)況條件(jian)，合理調(diao)整渦輪(lun)流量計(jì)的壓縮(suō)因子和(hé)天然氣(qi)組分；當(dang)精度要(yào)求較高(gao)時👄，采取(qu)安裝在(zài)線分析(xī)儀的方(fāng)式⁉️實時(shi)更👣新流(liu)量計參(cān)數🈲。
b)脈動(dòng)流影響(xiǎng)的修正(zheng)建議。通(tong)過工藝(yi)優化、改(gǎi)造，使流(liú)☔體通過(guò)流☁️量計(ji)時基本(běn)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(lùn)計算或(huò)實驗室(shi)試驗分(fèn)析測量(liàng)誤差，與(yǔ)結🤩算方(fāng)進行誤(wu)差🏃修正(zheng)；采用誤(wu)差測量(liàng)設備對(dui)測量誤(wù)差進行(hang)測量和(hé)修正，并(bing)以此作(zuo)爲結☔算(suàn)依據。

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