天然氣的測量分析1

1、1天然氣工況流量與標(biāo)況流量的測量分析天然氣工況流量與標(biāo)況流量的測量分析2目錄目錄1 1 概念區(qū)別概念區(qū)別.32 2 測量原理及方法測量原理及方法.42.1 氣體狀態(tài)方程.42.2 渦輪流量計(jì).43 3 測量結(jié)果差別分析測量結(jié)果差別分析.53.1 流體溫度和壓力.53.2 流體密度.63.3 壓縮系數(shù)和其他參量.63.4 工況體積流量與標(biāo)況關(guān)系.74 4 測量結(jié)果與壓力的關(guān)系測量結(jié)果與壓力的關(guān)系.75 5 為什么測量標(biāo)況流量為什么測量標(biāo)況流量.83天然氣工況流量與標(biāo)況流量的測量分析摘要摘要：本文以標(biāo)準(zhǔn)狀況天然氣流量測量為基礎(chǔ)，闡述標(biāo)準(zhǔn)狀況與工況下測量的區(qū)別，對流量測量具有參考意義。關(guān)鍵字關(guān)鍵字：

2、工況 標(biāo)況 流量測量 分析 1 1 概念區(qū)別概念區(qū)別首先工況與標(biāo)況指的是介質(zhì)的兩種狀況，工況就是實(shí)際工作時(shí)的狀況，標(biāo)況就是標(biāo)準(zhǔn)工作狀態(tài)時(shí)的狀況，指的是在 20，1 個(gè)大氣壓力（0.1013MPa）下的狀況 。標(biāo)況下空氣密度是 1.205，天然氣的相對密度一般在 0.58 到0.62 之間，因?yàn)椴煌瑲庠闯煞菘赡懿煌?。?shí)際密度約為 0.6989 到0.7471 之間。瞬時(shí)流量瞬時(shí)流量定義：是指單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)封閉管道或明渠有效截面的流體量。又稱瞬時(shí)流量。當(dāng)流體量以體積表示時(shí)稱為體積流量；當(dāng)流體量以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量。公式：假設(shè)流體流過有效截面中的某一微小截面積為 dA，流過該微小面積的流體流速為

3、v，則流體流過該微小面積的體積流量 dQ和質(zhì)量流量 dq分別為 dQ=vdA dq =vdA 為流體密度。累積流量累積流量4定義：在某一段時(shí)間內(nèi)流體流過封閉管道或明渠有效截 面的流體量稱為累積流量或流體總量。公式：累積流量可通過流量對時(shí)間 t 的積分求得： 式中: Q 累積體積流量； M 累積質(zhì)量流量； t 測量時(shí)間。2 2 測量原理及方法測量原理及方法2.12.1 氣體狀態(tài)方程：氣體狀態(tài)方程：氣體與液體特性的最大區(qū)別是氣體沒有固定的容積。氣體的熱力學(xué)平衡態(tài)可用三個(gè)狀態(tài)參數(shù)即幾何參數(shù)體積 V、力學(xué)參數(shù)壓力 p 和熱參數(shù)絕對溫度 T 來描述，而這三個(gè)參數(shù)又不是相互獨(dú)立的。 。 當(dāng)溫度不變時(shí)，一定

4、質(zhì)量的氣體的壓力和它們的體積成反比，用公式表示即為：式中：V1 是壓力為 P1 時(shí)的體積；V2 是壓力由變?yōu)?P2 時(shí)的體積。這就是著名的波義爾定律。自然界和實(shí)際生產(chǎn)過程中，一般都是三個(gè)狀態(tài)參數(shù)同時(shí)發(fā)生。那么，這三個(gè)參數(shù)之間就由一個(gè)關(guān)系式存在，這個(gè)關(guān)系式就稱為氣體狀態(tài)方程：式中：P 為氣體絕對壓力；T 為氣體的絕對溫度；m 為氣體質(zhì)量；tVdtqQtmdtqM2211VpVpmRTVpTVp222111mRTpV 5R 為氣體常數(shù)，不同的氣體，R 不同。對于空氣，R=287.1J/（kgK） 。2.22.2 渦輪流量計(jì)：渦輪流量計(jì)：渦輪流量計(jì)（以下簡稱 TUF）是葉輪式流量（流速）計(jì)的主要品種

5、，葉輪式流量計(jì)還有風(fēng)速計(jì)、水表等。所示為 TUF 傳感器結(jié)構(gòu)圖，由圖可見，當(dāng)被測流體流過傳感器時(shí)，在流體作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢，即電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示。TUF 的實(shí)用流量方程為= f / Q KmqQ63 3 測量結(jié)果差別分析測量結(jié)果差別分析3.13.1 流體溫度和壓力流體溫度和壓力必須仔細(xì)地界定儀表內(nèi)流體的工作壓力和溫度，特別在測量氣體時(shí)溫度壓力變化造成相對大的密度變化，可能要改變所選擇的測量方法。如溫度或壓力變化影響測量準(zhǔn)確度等性能時(shí)，要作溫度和（或）壓力修正。此外，流量儀表外殼的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)和材質(zhì)也取決于流體的溫度和

6、壓力，因此必須確切知道壓力和溫度的最大和最小值。壓力和溫度變動很大時(shí)，更應(yīng)特別仔細(xì)選擇。測量氣體時(shí)還要確認(rèn)所提出的體積流量值是在工況狀態(tài)溫度和壓力下的還是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的。3.23.2 流體密度流體密度 在大部分液體應(yīng)用場所，其密度相對恒定，除非溫度變化很大而引起較大密度變化，一般不作修正。在氣體應(yīng)用場所，有些儀表的范圍度和線性度，取決于氣體密度，通常要知道在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和使用狀態(tài)下的值，以便選用。 3.33.3 壓縮系數(shù)和其他參量壓縮系數(shù)和其他參量測量氣體需要知道壓縮系數(shù)值以求取工作狀態(tài)下流體密度。成分7固定的流體通過壓力、溫度和壓縮系數(shù)計(jì)算密度；成分變動的流體和工作于接近（或在）超臨界區(qū)，應(yīng)考

7、慮在線測量密度。某些流量測量方法要考慮液體物性的特定參量，如熱式流量計(jì)的熱傳導(dǎo)和比。凡沒有密度實(shí)測值（密度計(jì)） ，而流量計(jì)的流量計(jì)算公式中含密度參數(shù)時(shí)，均須進(jìn)行密度修正。如差壓式流量計(jì)，差壓流量計(jì)的體積流量計(jì)算公式如下：上式中流量計(jì)實(shí)測氣體介質(zhì)在實(shí)際工況條件下的實(shí)際密度。而實(shí)際密度在測量過程中是一個(gè)變化量，一般與流體的溫度、壓力有關(guān)。一般情況下我們僅知道氣體在某一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度值,而實(shí)際工況條件下的密度值 ，需要通過核算得出。根據(jù)氣體狀態(tài)方程有實(shí)際密度表達(dá)式：式中：PN、TN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力、溫度（101325Pa、293.15K） P、T 工況條件下壓力、溫度； Z、ZN- 工況、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣

8、體壓縮系數(shù)。將實(shí)際密度表達(dá)式代入流量計(jì)算公式中，得差壓式流量計(jì)工況條件下的體積流量為：需要特別指出的是，這里所指的氣體是理想氣體，可以包含單原子氣體、空氣，常壓下的天然氣也可以認(rèn)為是理想氣體。Q = C EA2P / NNNNTZPPZTNNNNQ = C EA2P/PTZP ZT 83.43.4 工況體積流量與標(biāo)況關(guān)系工況體積流量與標(biāo)況關(guān)系對于差壓式流量計(jì)，標(biāo)況下的體積流量 QN 與工況的體積流量Q 工況有如下關(guān)系：對于脈沖輸出的流量計(jì)（速度式） ，標(biāo)況下的體積流量 QN 與工況的體積流量 Q 有如下關(guān)系：如果忽略壓縮因子的變化，標(biāo)況與工況天然氣流量與壓力與溫度的比值成正比4 4 測量結(jié)果與壓力的關(guān)系測量結(jié)果與壓力的關(guān)系對于脈沖輸出的流量計(jì)（速度式） ，標(biāo)況下的體積流量 QN 與工況的體積流量 Q 有如下關(guān)系：假設(shè)溫度不變，忽略壓縮因子的變化，標(biāo)況與工況與壓力之間有正比的關(guān)系。5 5 為什么測量標(biāo)況流量為什么測量標(biāo)況流量工況天然氣供氣壓力 2.2KPA,恒溫 20 度，按標(biāo)況流量 50 標(biāo)方設(shè)計(jì)，采用渦輪流量計(jì)，工況流量大概只有 48.9 方。 如果流量計(jì)測量的是工況流量，沒有溫度壓力補(bǔ)償，大約每小時(shí)少計(jì)量1.1 方。在靜壓 5KPA 時(shí)，每小時(shí)大約少計(jì)量 2.4 方，