天然氣計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)

天然氣計(jì)量技術(shù)講座

1基礎(chǔ)知識(shí)1/13/202411.1概述

天然氣是一種潔凈的燃料和優(yōu)質(zhì)的化工原料，在世界能源結(jié)構(gòu)中所占比例正在不斷上升。在我國(guó)，天然氣價(jià)格從改革開(kāi)放前的0.03調(diào)整至今的0.60元左右（某些地方的民用氣在1元以上），天然氣將會(huì)成為我國(guó)的主要能源之一。所以說(shuō)，天然氣計(jì)量是非常重要的。圖1.1天然氣在能源中所占的比例1/13/202421.2流量測(cè)量

天然氣流量測(cè)量是測(cè)定單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)封閉管道橫截面的天然氣量。有體積量、質(zhì)量和能量之分。天然氣流量計(jì)量是組合量測(cè)量，與其它熱工參數(shù)測(cè)量相比，天然氣流量測(cè)量有其自身的特點(diǎn)。1.2.1對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)的控制流量測(cè)量的理論是建立在一定的流動(dòng)狀態(tài)下，不同類(lèi)型的流量計(jì)有不同的工作原理，對(duì)流動(dòng)狀態(tài)的要求也各不一樣。要準(zhǔn)確測(cè)量流量，必須按所選擇的流量計(jì)的要求控制好流態(tài)。1/13/20243圖1.2空間雙彎頭流態(tài)1/13/20244流量測(cè)量的特點(diǎn)1.2.2對(duì)流體物質(zhì)屬性的控制

不同的流體其物理化學(xué)性質(zhì)不同，對(duì)流量計(jì)的要求也不同。流量計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝設(shè)計(jì)、檢定和校準(zhǔn)要求等要求適應(yīng)被檢流體的屬性。1.2.3對(duì)流體清潔程度的控制氣體中含有過(guò)多的液體和固體微粒，不但對(duì)流量計(jì)的正常工作有影響，同時(shí)也影響流量測(cè)量的準(zhǔn)確度。不同類(lèi)型的流量計(jì)對(duì)流體清潔度的要求不同。1/13/20245流量測(cè)量的特點(diǎn)1.2.4相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量

流量測(cè)量是組合量的測(cè)量，要準(zhǔn)確測(cè)量流量，首先是準(zhǔn)確測(cè)量各相關(guān)參數(shù)。1.2.5應(yīng)考慮節(jié)約能源

天然氣的輸送是靠壓差進(jìn)行的，必要時(shí)不要進(jìn)行增壓。在對(duì)其計(jì)量時(shí)，所選流量計(jì)的壓損也是必須考慮的因素之一。1/13/20246流量測(cè)量的特點(diǎn)1.2.6標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件的規(guī)定無(wú)論是體積計(jì)量或能量計(jì)量，都要求有一個(gè)參比條件。目前各國(guó)的參比條件各不相同，但可進(jìn)行換算。ISO13223規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參比條件：101.325kPa,15℃美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)參比條件：14.7psi,60℉歐洲的標(biāo)準(zhǔn)參比條件：101.325kPa,0或15℃我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)參比條件：101.325kPa,20℃1/13/20247流量測(cè)量的特點(diǎn)1.2.7測(cè)量過(guò)程中的安全性由于天然氣是易燃、易爆的混合氣體，某些天然氣還含有有毒的硫化物，故在確保計(jì)量準(zhǔn)確的同時(shí)，安全計(jì)量是極其重要的。1/13/202481.3壓力測(cè)量壓力是流量從工作條件換算成標(biāo)準(zhǔn)參比條件必需的參數(shù)，某些類(lèi)型流量計(jì)的流量計(jì)算還需要壓力數(shù)據(jù)。在計(jì)量中常用的壓力測(cè)量設(shè)備是壓力變送器。1/13/202491.4溫度測(cè)量

溫度也是流量從工作條件換算成標(biāo)準(zhǔn)參比條件必需的參數(shù)，某些類(lèi)型的流量計(jì)在計(jì)算流量時(shí)，要用到溫度數(shù)據(jù)。1/13/2024101.5壓縮因子測(cè)量壓縮因子是不同條件體積換算必要的參數(shù)，某些類(lèi)型流量計(jì)計(jì)算流量時(shí)需用此參數(shù)。壓縮因子有工作條件和標(biāo)準(zhǔn)參比條件之分。工作條件壓縮因子（Zf)通常的測(cè)量方法是計(jì)算。目前計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)有：ISO12213，AGA8號(hào)報(bào)告，GB/T17747和NX-19。前三種方法在管輸條件下計(jì)算的不確定度不大于0.1%，后一種方法為0.3~0.5%.

標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的壓縮因子（Zn)的計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)有ISO6976，ASTMD3588和GB/T11062。1/13/202411壓縮因子測(cè)量

在孔板等流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)參比條件體積流量計(jì)算公式中，也出現(xiàn)過(guò)超壓縮因子（FZ）。計(jì)算公式如下：1/13/2024121.6密度測(cè)量密度是質(zhì)量與體積和不同條件下體積之間換算必需的參數(shù)；某些流量計(jì)計(jì)算流量時(shí)，也需要此參數(shù)。密度也有工作條件和標(biāo)準(zhǔn)參考比條件之分。密度（

）可用狀態(tài)方程計(jì)算得到，計(jì)算公式如下：1/13/202413密度測(cè)量

標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的密度（

n）除可以用上述公式計(jì)算外，也可用ISO6976，ASTMD3588和GB/T11062標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法計(jì)算。在某些流量計(jì)算中，也有用標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的相對(duì)密度（即相同狀態(tài)天然氣密度空氣與空氣密度

a

之比），計(jì)算公式如下：密度和相對(duì)密度也可用儀器在線或離線測(cè)量。1/13/2024141.7發(fā)熱量測(cè)量天然氣發(fā)熱量測(cè)量有直接和間接兩種方法。1.7.1直接測(cè)量法發(fā)熱量直接測(cè)量法有水流式和氣流式兩種。氣流式對(duì)設(shè)備和環(huán)境的要求比水流式嚴(yán)格，但準(zhǔn)確度和靈敏度高。美國(guó)70年代使用的是水流式，80年代以氣流式（ASTMD1826）取代了水流式。我國(guó)用于煤氣發(fā)熱量測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)GB12206采用的是水流式。1.7.2間接測(cè)量法發(fā)熱量間接測(cè)量法是利用組成分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有ISO6976、ASTMD3588和GB/T11062。1/13/2024151.8動(dòng)力粘度測(cè)量動(dòng)力粘度主要用于計(jì)算雷諾數(shù)。目前流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中都使用甲烷的粘度代替天然氣粘度。1/13/2024161.9雷諾數(shù)計(jì)算雷諾數(shù)是表征流動(dòng)介質(zhì)流動(dòng)特性的無(wú)因次量綱，計(jì)算公式如下：1/13/2024171.10等熵指數(shù)計(jì)算等熵指數(shù)（

）是氣體差壓式流量計(jì)流量計(jì)算的物性參數(shù)?？捎傻葔簾崛荩–P）和等容熱容（CV）計(jì)算得到，計(jì)算公式如下：目前流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中，天然氣等壓和等容熱容的計(jì)算都是使用甲烷計(jì)算值代替。1/13/2024181.11天然氣組成分析

天然氣組成數(shù)據(jù)是計(jì)算上述物性參數(shù)所必需的數(shù)據(jù)。不同氣質(zhì)所含重?zé)N組份各不一樣，其分析方法也不一樣。對(duì)于管輸質(zhì)量氣體，一般只分析至C6+。分析方法標(biāo)準(zhǔn)為GB/T1