天然氣計(jì)量基礎(chǔ)知識

天然氣計(jì)量技術(shù)講座

1基礎(chǔ)知識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，天然氣價(jià)格從改革開放前的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），天然氣將會成為我國的主要能源之一。所以說，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流量測量

天然氣流量測量是測定單位時(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)量是組合量測量，與其它熱工參數(shù)測量相比，天然氣流量測量有其自身的特點(diǎn)。1.2.1對流體流動狀態(tài)的控制流量測量的理論是建立在一定的流動狀態(tài)下，不同類型的流量計(jì)有不同的工作原理，對流動狀態(tài)的要求也各不一樣。要準(zhǔn)確測量流量，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流量測量的特點(diǎn)1.2.2對流體物質(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對流體清潔程度的控制氣體中含有過多的液體和固體微粒，不但對流量計(jì)的正常工作有影響，同時(shí)也影響流量測量的準(zhǔn)確度。不同類型的流量計(jì)對流體清潔度的要求不同。1/13/20245流量測量的特點(diǎn)1.2.4相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確測量

流量測量是組合量的測量，要準(zhǔn)確測量流量，首先是準(zhǔn)確測量各相關(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流量測量的特點(diǎn)1.2.6標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)條件的規(guī)定無論是體積計(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℃我國的標(biāo)準(zhǔn)參比條件：101.325kPa,20℃1/13/20247流量測量的特點(diǎn)1.2.7測量過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)量中常用的壓力測量設(shè)備是壓力變送器。1/13/202491.4溫度測量

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壓縮因子測量壓縮因子是不同條件體積換算必要的參數(shù)，某些類型流量計(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)通常的測量方法是計(jì)算。目前計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)有：ISO12213，AGA8號報(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)過超壓縮因子（FZ）。計(jì)算公式如下：1/13/2024121.6密度測量密度是質(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：密度和相對密度也可用儀器在線或離線測量。1/13/2024141.7發(fā)熱量測量天然氣發(fā)熱量測量有直接和間接兩種方法。1.7.1直接測量法發(fā)熱量直接測量法有水流式和氣流式兩種。氣流式對設(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。我國用于煤氣發(fā)熱量測量的標(biāo)準(zhǔn)GB12206采用的是水流式。1.7.2間接測量法發(fā)熱量間接測量法是利用組成分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)有ISO6976、ASTMD3588和GB/T11062。1/13/2024151.8動力粘度測量動力粘度主要用于計(jì)算雷諾數(shù)。目前流量測量標(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)是表征流動介質(zhì)流動特性的無因次量綱，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)。可由等壓熱容（CP）和等容熱容（CV）計(jì)算得到，計(jì)算公式如下：目前流量測量標(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