天然气计量技术_110412

天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班天然气计量技术主讲：蒋宏业西南石油大学石工院储运所二O一一年四月天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班2主要内容1基础知识2相关标准3常用流量计4流量计检定机构5常用的压力及温度测量仪表6天然气计量误差7天然气计量管理天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班41.1概述测量天然气的流量仪表种类很多，常用的主要有差压式流量计、容积式流量计、速度式流量计等。我国目前使用最多的是标准孔板节流装置差压式流量计。测量天然气的速度式流量计目前使用较多的是涡轮流量计。测量天然气流量的容积式流量计主要有罗茨流量计(腰轮流量计)和旋叶式流量计。最近十几年来，涡街流量计、音速喷嘴和超声波流量计也逐步被采用。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班51.2流量测量的特点1.2.1对流体流动状态的控制流量测量的理论是建立在一定的流动状态下，不同类型的流量计有不同的工作原理，对流动状态的要求也各不一样。要准确测量流量，必须按所选择的流量计的要求控制好流态。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班61.2.2对流体物质属性的控制不同的流体其物理化学性质不同，对流量计的要求也不同。流量计的结构设计、安装设计、检定和校准要求等要求适应被检流体的属性。1.2.3对流体清洁程度的控制气体中含有过多的液体和固体微粒，不但对流量计的正常工作有影响，同时也影响流量测量的准确度。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班71.2.4相关参数的准确测量流量测量是组合量的测量，要准确测量流量，首先是准确测量各相关参数。1.2.5应考虑节约能源天然气的输送是靠压差进行的，必要时不要进行增压。在对其计量时，所选流量计的压损也是必须考虑的因素之一。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班81.2.6标准状态条件的规定无论是体积计量或能量计量，都要求有一个参比条件。目前各国的参比条件各不相同，但可进行换算。ISO13223规定的标准参比条件：101.325kPa,15℃美国的标准参比条件：14.7psi,60℉欧洲的标准参比条件：101.325kPa,0或15℃我国的标准参比条件：101.325kPa,20℃1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班91.2.7测量过程中的安全性由于天然气是易燃、易爆的混合气体，某些天然气还含有有毒的硫化物，故在确保计量准确的同时，安全计量是极其重要的。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班101.3压力测量压力是流量从工作条件换算成标准参比条件必需的参数，某些类型流量计的流量计算还需要压力数据。在计量中常用的压力测量设备是压力变送器。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班111.4温度测量温度是流量从工作条件换算成标准参比条件必需的参数，某些类型的流量计在计算流量时，要用到温度数据。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班121.5压缩因子测量压缩因子是不同条件体积换算必要的参数，某些类型流量计计算流量时需用此参数。压缩因子有工作条件和标准参比条件之分。工作条件压缩因子（Zf)通常的测量方法是计算。目前计算方法标准有：ISO12213，AGA8号报告，GB/T17747。标准参比条件下的压缩因子（Zn)的计算方法标准有ISO6976，ASTMD3588和GB/T11062。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班131.6密度测量密度是质量与体积和不同条件下体积之间换算必需的参数；某些流量计计算流量时，也需要此参数。密度也有工作条件和标准参考比条件之分。密度和相对密度也可用仪器在线或离线测量。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班141.7发热量测量天然气发热量测量有直接和间接两种方法。直接测量法发热量直接测量法有水流式和气流式两种。气流式对设备和环境的要求比水流式严格，但准确度和灵敏度高。美国70年代使用的是水流式，80年代以气流式（ASTMD1826）取代了水流式。我国用于煤气发热量测量的标准GB12206采用的是水流式。间接测量法发热量间接测量法是利用组成分析数据进行计算。国内外标准有ISO6976、ASTMD3588和GB/T11062。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班151.8动力粘度测量动力粘度主要用于计算雷诺数。目前流量测量标准中都使用甲烷的粘度代替天然气粘度。1.9雷诺数计算雷诺数是表征流动介质流动特性的无因次量纲，计算公式如下：DvRed1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班161.10等熵指数计算等熵指数（k）是气体差压式流量计流量计算的物性参数。可由等压热容（CP）和等容热容（CV）计算得到，计算公式如下：目前流量测量标准中，天然气等压和等容热容的计算都是使用甲烷计算值代替。VPCC1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班171.11天然气组成分析天然气组成数据是计算上述物性参数所必需的数据。不同气质所含重烃组份各不一样，其分析方法也不一样。对于管输质量气体，一般只分析至C6+。分析方法标准为GB/T13610。天然气分析的仪器为气相色谱仪。天然气取样方法标准为GB/T13609。1基础知识天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班2相关标准天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班192.1概述天然气流量计量的一个重要目的是用于贸易结算，为了保证计量结果准确，要求使用科学的、成熟的和实用的计量方法以保证计量结果的统一。而保证计量结果准确和统一的最佳方法是用标准规定允许使用的计量方法。各国及某些机构都为制定相应的计量方法标准予以高度重视，具有代表性和先进性的国家和机构有美国的石油协会（API）及气体协会（AGA）、欧共体（EN）、国际标准化组织(ISO)和国际法制计量组织(OIML)。2相关标准天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班202.2流量计量标准序号内容美国欧州ISO/OIML中国1差压式流量计通用ISO5167GB/T2624天然气APIANSI2530AGANo3SY/T61432气体涡轮流量计AGANo7prEN12261ISO99513气体超声流量计AGANo.9ISO/TR12765GB/T186044涡街流量计ISO/TR127645容积式流量计AGANo6ANSIB109.3prEN12480prEN124056质量流量计AGANo11ISO107907临界流流量计ASME/ANSIMFC—71987ISO93008能量计量AGANo5ISO/CD151129计量系统EN1776OIMLTC8/SC7GB/T186032相关标准天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班212.3参数测量标准内容美国ISO/OIML中国压力测量ISO2186在相关标准规定温度测量ASMEPowerTestcode19.3Part2在相关标准规定天然气的发热量、密度、相对密度计算ASTMD3588ISO6976GB11062天然气取样ISO10715GB/T13609天然气组成分析ASTMD1945-01ISO6569ISO6974,ISO6975GB/T13610标准气体ISO/DIS13275,ISO6141,ISO6142ISO6143,ISO6711GB/T5274,GB/T5275,GB/T10627,GB/T106282相关标准天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班22参数测量标准内容美国ISO/OIML中国天然气压缩因子计算AGANX—19AGANo.8—92ISO12213GB/T17747,SY/T6143天然气密度连续测量ISO/DIS9857不确定度ISO5168,ISO7066—1.2ISOOIMLandBPIM出版物JJF1059名词、术语图例、符号ANSI/ASMEMFC-1MISOOIMLandBPIM出版物,ISO4006GB2625,JJG1001,GB/T17611基准参考条件ISODIS13443GB/T17219天然气发热量测量ASTMD1826-88GB122062相关标准天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班3常用流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班24•3.1.1工作原理孔板流量计属于差压式流量计。当气体流经管道中的节流件孔板时，气体的流动截面在节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，动能增加，静压能降低，于是在节流件的上、下游侧便产生压力差，流速越大，压力差越大，流速减小，压差将减小，这种现象就叫做流体的节流现象。3.1孔板流量计3常用流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班25实践证明，节流件前后的压差信号Δp与流量Q有如下的关系：流量Q与差压Δp的开平方成正比例关系，所以通过检测出流体流经节流件后产生的压差信号Δp，也就可以间接地测出对应的流量Q，这就是差压式节流装置的测量原理。3.1孔板流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班26假设a.流体是充满圆管的、充分发展的定常流；b.阻力损失忽略不计，且流体流经孔板时为绝热过程，没有能量损失；c.管道水平安装；d.流体流经孔板的前后，其比容不变。pdCEqm242可得到差压式流量计的流量方程—质量流量流出系数渐近速度系数可膨胀系数孔板孔径孔板上下游压差流体密度3.1孔板流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班27天然气流量计算的实用公式pPFFFCEdAQ1TZG2Sn32144175.0D65.281.20337.010900.0100029.01840.00312.05959.0LLReCQn—标准状态下天然气体积流量，m3/s；As—秒计量系数，；C—流出系数；E—渐近速度系数；d—孔板开孔直径，mm；FG—相对密度系数；ε—可膨胀性系数；Fz—超压缩因子；FT—流动温度系数；P1—孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；ΔP—气流流径孔板时产生的差压，Pa.3.1孔板流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班283.1.2孔板流量计组成大体上可分为一次仪表、二次仪表和上下游直管段。上游直管段下游直管段一次仪表二次仪表3.1孔板流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气站管理与技术高级研修班29孔板流量计大体上可分为一次仪表、二次仪表和上下游直管段。3.1孔板流量计天然气计量技术——SWPUJianghongye销售企业加气