摘要：綜合(he)渦輪流量計的計(jì)量原理、山西省非(fei)常規天然氣井口(kǒu)氣的氣質和流🔞動(dong)特性，分析了流體(ti)組分和脈動流對(duì)渦輪流量計計量(liàng)精度的影響。結果(guǒ)表明，實際組分和(he)流動特性均會使(shi)渦輪流量☔計産生(shēng)正向系統誤差。基(jī)于此對修正正供(gong)銷差🌂提出了建議(yi)。在山西省非常規(guī)天然氣大力發展(zhǎn)之際，面對絕大多(duō)數企業貿易結🔴算(suan)仍采取渦輪流量(liàng)計計量的💁實際現(xian)狀，該探究結果對(duì)上、中♊、下遊的供銷(xiāo)差管理具有⭐一定(dìng)的實際指導意義(yi)。
　　随着國内天然氣(qì)市場需求不斷增(zeng)加，天然氣對外依(yī)🔆存度持續走高，對(dui)國内天然氣的自(zì)采量增幅提出了(le)更高的要求。山西(xī)的非常規天然氣(qi)資源總量約占全(quan)國的1/3，煤層氣資源(yuan)豐富，2020年全省煤層(céng)氣開采量達到1×1010m3/a，在(zài)2025年将達到2×1010m3/a。
　　渦輪流(liú)量計由流體推動(dòng)葉輪旋轉，從而産(chan)生與流❤️量成正比(bǐ)✨的電脈沖信号，具(jù)有精度高、重複性(xìng)好、測💁量範圍廣等(děng)諸多優點。在天然(ran)氣計量的應用中(zhong)，被測介質的黏度(dù)、密度、髒污程度、管(guǎn)道安裝結構、脈動(dòng)流和組分🌈等在不(bu)同的場所各🌈不相(xiang)同，綜合各種影響(xiǎng)因素後對渦輪流(liu)量計的計量精度(dù)造成較大影🚶響。爲(wèi)此，有必要🔴結合實(shi)地情況采取必要(yao)的計量修正措施(shi)，确保渦輪流量計(ji)🈚計量精度🔴，爲公平(ping)交易奠定堅實的(de)基礎。
　　山西省A分輸(shu)站（上遊供氣公司(si)）自2011年開始向B分輸(shu)站（下遊用氣公💰司(sī)）供氣以來，供氣長(zhǎng)期受正供銷差困(kun)🔞擾，始🙇🏻終未😍得以徹(chè)底㊙️解決🏒（A分輸站至(zhi)B分輸站長輸管線(xiàn)長度約爲2km）。爲此，以(yi)A分輸站長期貿易(yi)計量交接的渦輪(lún)流量計爲對象進(jìn)行研究。該渦輪流(liu)🔞量計距離上遊最(zui)近壓縮站僅7km，且地(dì)🤟形地勢特征♌高差(chà)較大，在全省非常(cháng)規天🈲然氣上下遊(you)計量交接中具有(yǒu)代表性。綜合各種(zhong)影響因素的分析(xi)可知，氣體組分和(he)脈動流對計量的(de)精度有較大影響(xiang)。本文通🤞過實際數(shu)據對比、AGA8-92DC方法和脈(mò)動流定性影響分(fèn)析對計量偏差進(jìn)行研究，是山西省(shěng)非常💰規天然氣公(gōng)平⛷️貿易的一項非(fēi)常有意義的課題(tí)。
1渦輪流量計計量(liàng)和換算原理
1.1計量(liàng)原理
　　流體通過渦(wō)輪流量計時，流速(sù)被轉換爲渦輪的(de)轉速，轉速再被轉(zhuǎn)換成與流量成正(zheng)比的電信号，最後(hou)在計📧數器上進行(hang)顯示和累計。目前(qian)，絕大多數渦輪流(liú)量計都爲一體化(hua)智能流量計，除上(shàng)述機械計量部分(fen)外，還☁️包括1台體積(ji)計算儀，依據實測(cè)❄️工況流量☔、取壓口(kǒu)實測🌂壓力、測溫口(kǒu)實測溫度及内部(bù)設定的一些固定(dìng)參數進行計算，将(jiang)工況體積轉換爲(wèi)可貿易交接的天(tiān)然氣體積，其原理(li)如圖1所示。

1.2換算原理
1.2.1工作(zuò)條件下的體積流(liú)量計算實用公式(shi)
　　工作條件下的體(tǐ)積流量計算實用(yong)公式如式(1)所示：

　　式(shi)(1)中，qf爲工作條件下(xià)的體積流量，m3/s；?爲輸(shū)出工作頻率，Hz，由頻(pín)率計采🚩集；k爲系數(shu)，m-3，可按流量計銘牌(pái)給定值。
1.2.2标準參比(bi)條件下的體積流(liú)量換算實用公式(shì)
　　标準參比條件下(xià)的體積流量換算(suàn)實用公式如式(2)所(suǒ)🚶示：

式(2)中，q
　　式(2)中，qn爲标(biao)準參比條件下的(de)體積流量，m3/s；pf爲工作(zuò)條件下的絕對靜(jing)壓力，MPa；pn爲标準參比(bǐ)條件下的絕對靜(jìng)壓力，MPa；Tn爲标準參比(bǐ)🥵條件下的👈熱力學(xue)溫度，K；Tf爲工作條件(jian)下的氣體絕對溫(wen)度，K；Zn爲标準參比條(tiáo)件下的氣體壓縮(suō)因子；Zf爲工作條件(jian)下的氣體🔱壓縮因(yin)子。
　　工作條件下的(de)壓力和溫度的精(jīng)度取決于測量儀(yí)表。标準參比👅條件(jian)下的絕對靜壓力(li)爲101.325kPa，熱力學溫度爲(wèi)293.15K。輸出工作頻率由(you)頻率計采集得到(dao)。在不考慮測⛹🏻‍♀️量儀(yi)表測量誤差的基(jī)礎上，研究範圍可(ke)進一步縮小，可主(zhu)要🌈從天然氣組分(fèn)對計量的影響和(hé)脈動流對計量的(de)影響兩方面進行(háng)研究[1]。
2天然氣組分(fèn)對計量的影響
2.1條(tiáo)件設定
　　非常規天(tiān)然氣與天然氣相(xiàng)同，也是一種混合(he)物，主🔴要成♻️分是烷(wán)烴，絕大多數是CH4，也(yě)含有少量非烴類(lèi)氣✨體，其組分在各(ge)采氣區各不相同(tóng)，但作爲影響氣體(ti)壓縮因子的因素(sù)之一，目前在山西(xi)省的計量交接點(dian)處很少進行在線(xian)分析，一般是在體(tǐ)積🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計算儀中🏃🏻輸入(rù)默認組分比例作(zuò)爲換算的依據（設(shè)計組分）。
　　氣體壓縮(suo)因子Zn在标準參比(bǐ)條件下受介質組(zu)分變♈化影響極小(xiǎo)（近似于1），但在高壓(yā)輸氣條件下，工作(zuo)條件下的氣體壓(yā)縮因子Zf受組分影(ying)響會發生較大變(biàn)化。山西✏️省非常規(guī)天然👣氣的組💃🏻分與(yu)典型的天然氣組(zu)分（設計組分）相比(bi)有較大變化，在高(gāo)壓輸送計量♌中，氣(qì)體壓縮因子的變(bian)化對計量精度✍️的(de)影響已超出了其(qí)本身🚶的計量精度(dù)，其影響不可忽略(lue)。A分輸站2025年12月16日11:06的(de)運行參數如表1所(suǒ)示。

2.2組分數據
　　設計(jì)組分選取典型天(tian)然氣組分，如表2所(suo)示。

　　非常規天然氣(qì)實際組分以A分輸(shu)站曆年實際氣質(zhi)檢測報❄️告結果爲(wèi)依據，如表3所示。

2.3理(li)論分析組分對氣(qi)體壓縮因子的影(ying)響
　　壓縮因子的求(qiú)得方式有很多種(zhong)，包括儀器、理計算(suan)🔱方程、憑借經驗公(gong)式估算、Standing-Katz确定等[2]。　　GB/T17747.1—2011《天(tian)然氣壓縮因子的(de)計💋算第1部分：導論(lùn)和指南》推薦用AGA8-92DC和(hé)SGERG-88法。所研究分✨析的(de)介🏃🏻‍♂️質已有曆年詳(xiáng)細的氣質組分，同(tong)時考慮AGA8-92DC法精度較(jiào)高，因此選用AGA8-92DC法并(bìng)通過VisualBasic編寫程序進(jìn)行計算。
　　依據表2典(diǎn)型天然氣組分和(he)實際運行參數計(jì)算Zn/Zf，計算結果爲1.0864，輸(shū)入及輸出結果如(rú)圖2所示。

　　依據表3非(fēi)常規天然氣實際(ji)組分和實際運行(hang)參數計算Zn/Zf，計✌️算結(jie)果如表4所示。

　　通過(guò)對比分析，采用設(she)計組分計算時氣(qi)體壓縮因子比值(zhi)👉爲1.0864，而采用實際組(zǔ)分計算時爲1.0613，偏差(cha)爲2.365%。由此可知，不調(diao)整設計組分會導(dao)緻正2.365%的供銷差。
2.4實(shí)際供銷差數據
　　2011—2019年(nián)實際供銷差如表(biǎo)5所示。

2.5天然氣組分(fen)對計量結果的影(ying)響
　　将理論計算與(yǔ)實際供銷差數據(jù)進行對比，結果相(xiàng)近，由此可知在假(jia)設條件和不考慮(lǜ)其他影響因素時(shi)，受非常規天然氣(qì)組分🈲的影響，計量(liàng)值偏大，正偏差值(zhí)約爲2.28%，對下遊接氣(qi)單位不利，給下遊(you)單位的供銷差管(guǎn)理⛹🏻‍♀️造成不利後果(guo)。
3脈動流對計量的(de)影響
　　脈動流的成(cheng)因有很多，如在緊(jin)鄰增壓機出口處(chù)、控制閥頻繁操作(zuo)時、管線振蕩時和(he)管線中有漩渦等(deng)，有時壓力和溫度(du)探測器産生的渦(wo)街也會形成脈😄動(dong)流。其⭐特性是介質(zhi)流動不穩定，但周(zhou)期性變化，流體在(zai)加速或減速過程(cheng)中會影響葉輪旋(xuán)轉速，但葉輪旋轉(zhuan)相對🛀🏻滞後，通俗可(kě)理解爲“慣性”，由此(ci)對流量計的正确(què)計量造成一定的(de)影✉️響。
3.1流量測量
　　現(xiàn)階段，脈動流的直(zhi)接測量還存在很(hěn)大困難，但可㊙️通🈲過(guò)誤差🈲方程分析、實(shi)驗室試驗和專業(yè)的脈動流🌂量誤😄差(chà)檢測設備檢測分(fèn)析某一特定脈動(dong)流的測量誤差。前(qian)兩種方法基于脈(mo)動流的振幅和頻(pín)率的可測量性，振(zhèn)幅和頻率的測量(liang)可通過激光多普(pǔ)勒技術、熱線風👅速(sù)儀法等。專🔞業的脈(mo)動流量誤差檢測(ce)✊設備已有設🍓備制(zhì)造廠家在生産。
3.1.1誤(wù)差方程分析
　　通過(guò)對機翼理論的研(yán)究，可列出涉及慣(guàn)量、夾角、葉輪半徑(jìng)、角速度等參數的(de)誤差運動方程，通(tong)過編程可求得針(zhēn)對某一特💔定渦輪(lún)流量計的不同振(zhèn)幅和頻率脈動流(liu)的測量誤差[3]。依據(ju)動量守恒定律，可(ke)列出包含流☁️速、切(qiē)線速👨‍❤️‍👨度等參數的(de)非線性微分方程(cheng)，通過計算和分析(xī)可理論推導測量(liàng)誤差[4]。
3.1.2實驗室試驗(yan)
　　現場實測脈動流(liu)的特性，采用已知(zhi)标準體積壓縮空(kong)氣，在實驗室模拟(nǐ)脈動流，将測量值(zhí)與标準體積進行(hang)☀️對比，分析測量誤(wu)差。
3.1.3誤差檢測設備(bèi)檢測
　　一種燃氣脈(mo)動流誤差檢測設(shè)備，可較正确地測(ce)得脈🌈動誤差🏃‍♂️值，暫(zàn)未在山西省廣泛(fan)應用。在絕大多數(shu)✉️燃氣公司的實際(ji)運行管理過程中(zhōng)，脈動流的特性👨‍❤️‍👨參(cān)數無法在日常運(yun)行監測數據中獲(huò)取，因此，主要定性(xing)地說明脈動流對(duì)渦輪流量計計量(liang)偏差的影響。
3.2測量(liang)誤差
　　已有很多學(xue)者針對脈動流對(dui)計量的影響進行(hang)了研究。分🔴析結果(guo)可知，由于葉輪受(shòu)流體加速影響小(xiao)，受流體減速影響(xiang)大😘，計量始終存在(zài)正供銷差。此外，正(zheng)供銷🌏差取決㊙️于脈(mò)動流的振幅和頻(pín)率，整體來說，如果(guo)脈動流頻率大于(yú)葉輪角頻率時正(zhèng)❓供銷差值🏃‍♂️較大，脈(mò)動振幅增大時正(zheng)供銷差值也随之(zhī)增大。
3.3脈動流對計(ji)量結果影響
　　A分輸(shū)站渦輪流量計距(ju)離上遊最近的壓(yā)縮站（往複式壓縮(suō)機🏃🏻增壓）不到7km，且該(gāi)分輸站工藝布置(zhi)緊湊。據☂️實地測量(liàng)🛀🏻，流量👉計上遊直管(guǎn)段長度約爲6Dn（Dn爲渦(wo)輪流量計口徑，mm），下(xia)遊直管段長度約(yue)爲4Dn。此外，7km管道沿線(xian)地勢高低不😘平，加(jia)之煤層氣氣質水(shuǐ)含量較大，導緻在(zai)低窪處極易形成(chéng)積液，積液也會造(zao)成脈動流。
　　2014年8—10月期(qi)間，下遊公司發現(xian)正供銷差持續增(zēng)大時，對A分輸💰站和(hé)B分輸站的渦輪流(liú)量計進行了标定(ding)，但标定結果均爲(wei)合格。随後下遊公(gong)司在2014年11月5—7日對A至(zhì)B分輸站段管線進(jin)行了清管作業，共(gong)清出污水雜質約(yue)23t，清管完成後正供(gong)銷差明顯減小。清(qing)管前後實際供銷(xiao)差數據如表6所示(shì)。

　　除此之外，通過日(rì)常運行監測，供氣(qì)瞬時流量每次顯(xian)示數據🈲都在變化(hua)，且在一定時間内(nèi)在1個值上下頻繁(fan)👣波動（波動幅度約(yue)爲📞±20%）。綜合上述情況(kuang)，該輸氣管道存在(zài)脈動流的可能性(xìng)很大。脈動流會造(zào)成正供銷差影響(xiǎng)，對下遊接氣單位(wei)不利，因此有必要(yao)對脈動流的影響(xiǎng)進行修正。
4結語
　　目(mù)前，山西省絕大多(duo)數分輸站未安裝(zhuang)在線色譜儀，且直(zhi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻接測量脈動流流(liu)量的計量表還未(wei)被廣泛應用于實(shi)際生産中。探究表(biao)明，山西省非常規(guī)天然氣的組分和(he)脈動流輸氣均會(hui)使渦輪流㊙️量計産(chan)生無🔴法通過定期(qi)檢定來🔞消除的正(zheng)向系統誤差。因此(ci)，爲👣确保作爲上下(xia)遊貿易交接依據(jù)的計量表測量的(de)精度，保證公平交(jiāo)易，可通過誤差分(fen)析修正、組🌈分修正(zheng)、優化工藝等方式(shì)對現💘渦輪流量直(zhi)接測量結果進行(hang)修正。
a)天然氣組分(fen)影響的修正建議(yi)。結合實際工況條(tiáo)件，合理調整渦輪(lun)流量計的壓縮因(yin)子和天然氣組分(fen)；當精度要求較高(gao)時💰，采取安裝在線(xiàn)分析儀的方式實(shi)時更新流量計參(cān)數。
b)脈動流影響的(de)修正建議。通過工(gōng)藝優化、改造，使流(liú)㊙️體通🐪過流量計時(shí)基本穩定；選定合(hé)适的流量計型👄号(hào)；實㊙️測脈動流特性(xìng)⚽，理論計算或實驗(yàn)室試驗分析💋測量(liang)誤差，與結算方進(jìn)行誤差🌈修正；采用(yòng)誤差測量設備對(duì)測量誤差進行測(ce)量和修正，并以此(cǐ)作爲結算依據

以(yǐ)上内容源于網絡(luò)，如有侵權聯系即(jí)删除!