摘(zhai)要:爲了(le)提高天(tian)然氣附(fu)加值,各(ge)油氣田(tian)紛紛采(cǎi)用深冷(leng)方式從(cong)🤟天然氣(qi)中分離(lí)出乙烷(wan)氣體作(zuo)爲産品(pin)🌂銷售💞。但(dàn)乙烷氣(qi)體的組(zu)分、密度(dù)與常規(guī)的天然(rán)氣存在(zài)較大差(cha)異，緻使(shǐ)貿易交(jiao)接計🏃量(liang)沒有可(ke)參照的(de)國家及(jí)行業标(biāo)準。爲了(le)提高乙(yi)烷氣體(ti)計量的(de)精度,應(ying)🚶‍♀️選擇正(zhèng)确的測(ce)量方法(fa),通過比(bǐ)較常用(yòng) 氣體流(liu)量計 的(de)測量原(yuán)理,分析(xī)了壓縮(suo)因子計(ji)算的精(jing)度對氣(qi)體體積(ji)測量精(jing)度的影(yǐng)響程度(dù)，最終推(tuī)薦采用(yong)質量流(liu)星計🔞進(jìn)行乙烷(wan)氣體👄交(jiāo)接計量(liàng);同時結(jié)合質量(liàng)流星計(ji)的工作(zuò)原理和(he)現場🔱實(shi)際使用(yòng)過程中(zhong)的經驗(yàn),對質量(liang)流量計(jì) 的檢定(ding)、安裝和(hé)使用等(deng)環節提(ti)出合理(li)化建議(yì),以便爲(wei)更多天(tiān)然氣附(fù)加産品(pǐn)的交接(jiē)計量提(ti)供技術(shu)支撐。
　　乙(yi)烷與液(yè)化氣、穩(wen)定輕烴(tīng)和穩定(ding)凝析油(yóu)等原料(liao)相比，具(ju)有乙烯(xi)轉換率(lǜ),是優質(zhi)的乙烯(xī)原料。近(jìn)年來各(ge)油田公(gōng)司通過(guò)對油氣(qì)田産出(chū)的天然(ran)氣進行(hang)增壓♉深(shēn)冷将乙(yi)烷氣體(ti)分離後(hou)輸送🔞到(dào)煉化⭐企(qǐ)業，作爲(wei)乙烯生(shēng)産的原(yuan)料,提高(gao)天然氣(qì)的附加(jia)價值。作(zuò)爲交接(jie)🏃🏻産品的(de)管輸乙(yi)烷氣體(tǐ)其組分(fèn)、密度與(yu)管輸天(tiān)然氣存(cún)在較大(da)差異。目(mù)前天然(ran)氣交接(jiē)計量過(guò)程中執(zhi)行國家(jia)及行業(yè)标準不(bu)适用🎯于(yú)乙烷氣(qì)體，需要(yao)探讨适(shì)合乙烷(wán)氣體交(jiao)接計量(liang)的測方(fang)法，以确(que)保乙烷(wán)氣體交(jiao)接計量(liang)數據正(zheng)确、公平(ping)、公正。
1常(cháng)用天然(ran)氣标準(zhǔn)體積計(ji)算方法(fa)
　　目前國(guó)際上天(tiān)然氣貿(mao)易交接(jiē)普遍采(cai)用超聲(sheng)、 渦輪流(liú)量計 、旋(xuán)進旋渦(wō)、孔闆等(deng)計量儀(yí)表。其中(zhōng)超聲、渦(wō)輪、 旋進(jìn)旋渦流(liu)量計等(deng)計 量儀(yi)表直接(jiē)測量均(jun)爲氣體(ti)的工況(kuang)體積量(liang)，然後通(tong)過氣體(ti)方程公(gong)式(1)對工(gōng)況體積(jī)量Vg進行(hang)補償計(ji)算，最終(zhong)換算爲(wèi)标準狀(zhuang)态下體(ti)積量V,進(jìn)行交接(jie)11。

　　式中:Vn爲(wèi)标準狀(zhuang)态下的(de)體積，Nm3;pn爲(wèi)标準大(da)氣壓力(li)，0.101325Pa;T.爲标準(zhun)狀态🌈下(xia)的絕對(dui)溫度(293.15),K;Z.爲(wei)标準狀(zhuang)态下的(de)壓縮因(yin)子;Vg爲工(gōng)作狀态(tài)下的體(ti)積，m3;pg爲工(gōng)作狀态(tai)下的絕(jué)對壓力(lì)🈚，Pa;Tg爲工作(zuo)狀态下(xia)的絕對(dui)溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介(jie)☔質攝氏(shi)溫度,℃;Zg爲(wèi)工作狀(zhuang)态下的(de)壓縮因(yin)子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biāo)準孔闆(pan)測天然(rán)氣》中測(cè)量天然(rán)氣的質(zhì)量流量(liàng)qm計算方(fāng)法如公(gong)式(2)和公(gōng)式(3)所示(shi):

　　式中:qm爲(wei)天然氣(qi)的質量(liang)流量，kg;C爲(wei)流出系(xì)數，與節(jiē)流裝置(zhì)的幾♋何(he)尺寸和(he)雷諾數(shù)相關;b爲(wei)直徑比(bi)，孔闆開(kai)孔直徑(jing)與上遊(yóu)測✉️量管(guan)内徑之(zhi)比;ε爲可(ke)膨脹系(xi)數,對于(yú)給定的(de)計量裝(zhuang)置該值(zhí)取決于(yu)流體靜(jìng)壓、孔闆(pǎn)前後差(chà)壓和等(děng)熵指數(shù);d爲♻️孔闆(pan)開孔直(zhí)徑，m;△p爲孔(kǒng)闆前後(hou)斷面差(cha)壓，Pa,可以(yi)👌采用蹉(cuo)壓變送(sòng)器正确(què)測量;ρ1爲(wèi)介質工(gong)作狀态(tài)下的密(mi)度,kg/m3。由公(gōng)式(3)計算(suàn)💋得出:

　　式(shì)中:M爲于(yú)空氣的(de)摩爾質(zhì)量,值爲(wèi)289626kg/kmol;G爲天然(rán)滇實相(xiàng)對密度(du)🈲;R爲通用(yòng)氣體常(chang)數,值爲(wèi)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空(kōng)氣在标(biao)準參比(bǐ)條件下(xià)的壓縮(suo)因子，值(zhi)爲♉0.99963。
　　式(1)(2)(3)中(zhong)ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shù)爲标準(zhun)大氣壓(yā)、絕對溫(wen)度、通用(yong)氣體常(cháng)數等常(chang)數或與(yu)流量計(ji)尺寸相(xiàng)關的常(cháng)量，取值(zhi)确定，不(bú)影響計(ji)🍉量值的(de)精度。而(ér)👌Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(biàn)量,其測(ce)量的精(jing)度直接(jie)影響計(ji)量值的(de)精度。GB18603《天(tian)然氣計(jì)量系統(tǒng)技術要(yao)求》附錄(lu)A對以上(shàng)變量的(de)精度提(ti)出明确(que)的要求(qiu)[3),具體要(yào)求見表(biǎo)1。
　　表中溫(wen)度、勵、工(gong)作條件(jian)下的體(tǐ)積流量(liang)均爲直(zhí)接測🤟量(liàng)參🛀🏻數,并(bìng)且可以(yǐ)通過選(xuǎn)用高精(jing)度的測(ce)量儀表(biǎo)降低測(ce)量誤差(cha)。而氣體(ti)💔的壓💋縮(suo)因子是(shi)一個非(fei)直接測(ce)量量，其(qi)大小與(yǔ)氣體的(de)組分、高(gāo)位發熱(re)量、相對(duì)密度、壓(yā)力和溫(wen)度等狀(zhuàng)态參數(shù)相關。
2壓(yā)縮因子(zi)對氣體(ti)标準體(tǐ)積計算(suàn)的影響(xiang)
　　目前國(guo)際上推(tui)薦采用(yòng)AGA892DC和SGERG-88方程(chéng)計算工(gōng)作狀态(tài)下天然(ran)氣壓縮(suo)因🌍子。我(wo)國起草(cao)發布《天(tian)然氣壓(ya)縮因子(zǐ)的計算(suan)》GB/T17747--2011也采用(yong)以上兩(liang)種不同(tóng)方法計(ji)算天然(ran)氣壓縮(suo)因子。國(guo)際上多(duo)數流量(liang)計生産(chǎn)廠家在(zai)流量計(jì)算機中(zhong)置入以(yǐ)✊上兩種(zhong)壓🌐縮因(yin)子計📧算(suàn)軟件。但(dàn)是兩種(zhǒng)壓縮因(yin)子計算(suàn)🔱方法對(dui)管輸天(tiān)然氣的(de)組成範(fàn)圍有所(suǒ)🥵限制，當(dāng)天然氣(qì)中乙烷(wán)含量超(chāo)出20%後,計(jì)算的壓(yā)縮因子(zi)不确定(ding)度20.5%。通常(cháng)✔️管輸乙(yi)✉️烷氣體(ti)中乙烷(wán)含量≥95%,遠(yuan)遠超♈出(chū)AGA8-92DC和SGERG-88方程(chéng)的适用(yòng)🈲範圍。壓(ya)縮因子(zǐ)計算的(de)不确定(dìng)度難以(yǐ)估👄算,直(zhi)接影響(xiǎng)交接計(jì)量的不(bú)确定度(du)。
3質量流(liu)量計工(gong)作原理(li)
　　由于乙(yǐ)烷氣體(tǐ)壓縮因(yīn)子計算(suan)的不确(que)定度難(nan)以估🧑🏾‍🤝‍🧑🏼計(jì)，因🏃‍♂️此在(zai)🏒流量計(ji)選型過(guò)程中應(yīng)該避開(kai)壓縮因(yin)子♋計算(suan)過程，建(jian)議選擇(ze)科裏奧(ao)利質量(liàng)流量計(ji)計量乙(yǐ)烷氣體(tǐ)。
　　科裏奧(ào)利質量(liàng)流星計(jì)(簡稱科(kē)氏力流(liú)星計)是(shì)一種利(lì)用流體(ti)⛷️在振動(dòng)管中流(liu)動而産(chan)生與質(zhì)量流量(liang)成正比(bi)的科裏(lǐ)奧利力(li)的原📱理(li)來直接(jie)測量質(zhì)量流量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的儀表(biǎo)。流量計(jì)由振動(dòng)管、電磁(cí)驅動器(qi)和檢測(ce)器組成(chéng)。振動管(guǎn)(測量管(guǎn)道)是敏(mǐn)感器件(jian),有U形、0形(xíng)、環形、直(zhi)管形及(jí)螺旋形(xíng)等幾種(zhǒng)形狀,振(zhèn)動管有(you)單管、雙(shuāng)管和多(duo)🔞管等形(xing)式，但基(jī)本原理(li)相同。
　　U形(xing)管式科(ke)氏力流(liú)量計的(de)測量原(yuán)理如圖(tú)1所示。U形(xing)管的兩(liǎng)個開口(kou)端固定(ding)，流體由(yóu)此流入(ru)和流出(chu)。U形管頂(dǐng)端裝有(you)電磁驅(qū)🙇‍♀️動器，用(yòng)于驅動(dong)U形管沿(yán)垂直于(yú)U形管所(suǒ)在平面(miàn)的方向(xiang)以0-0爲軸(zhóu)按固有(yǒu)頻率振(zhen)動。U形管(guǎn)的振動(dòng)迫使管(guǎn)中流體(tǐ)在沿管(guan)道流動(dòng)的同時(shi)又随管(guan)道作垂(chuí)直運動(dòng)，此時流(liú)體将受(shòu)到科氏(shi)力的作(zuò)用，同✍️時(shí)流體以(yǐ)反作用(yòng)力作用(yòng)于U形管(guan)。流體在(zài)U形管❓兩(liang)側的流(liú)動方向(xiàng)相反，所(suǒ)以作用(yòng)于U形管(guan)兩側的(de)科氏力(li)大小相(xiàng)等方向(xiang)相反，從(cong)而使U形(xing)管受到(dào)一🐪個力(lì)矩的🌐作(zuò)用，使得(de)振動管(guan)繞R-R軸産(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，該(gāi)變形量(liàng)的大小(xiǎo)與通過(guo)流量計(ji)的質量(liàng)流量具(jù)有确定(ding)的關系(xì)。檢測器(qì)測得這(zhe)個變彩(cǎi)量，即可(ke)測得管(guan)内介質(zhì)的質量(liàng)流量。

　　科裏(lǐ)奧利流(liú)量計可(kě)以将被(bèi)檢測的(de)流體質(zhì)量流量(liàng)直接體(ti)現出👉來(lai),質量作(zuò)爲物質(zhì)本身的(de)屬性其(qi)大小不(bú)随溫度(dù)🔴、力等參(cān)數改變(bian)✏️而改變(bian),計量數(shù)據可直(zhí)接用于(yú)供需雙(shuang)方交接(jie)計量。此(ci)外可以(yi)正确測(ce)量氣體(tǐ)組分，采(cǎi)用GB/T11062-2014《天然(rán)氣發熱(re)量、密度(du)、相對密(mì)度和沃(wò)泊指數(shu)的計算(suan)方法》正(zheng)确計算(suàn)乙烷氣(qì)體标準(zhǔn)狀況下(xia)的密度(dù)，進而得(dé)到氣體(ti)标準狀(zhuàng)況下的(de)體積流(liu)量🐅，甚至(zhi)熱:值流(liú)量。
4存在(zai)的問題(tí)及建議(yì)
4.1檢定問(wèn)題
　　由于(yú)氣體實(shi)流檢定(ding)成本高(gao)，送檢周(zhou)期長，因(yīn)此質量(liang)流量計(ji)的用戶(hu)通常選(xuan)擇采用(yòng)液體(水(shui))對流量(liàng)計進行(háng)檢定/校(xiào)準。針對(dui)液體檢(jiǎn)定的數(shù)據是否(fou)能夠真(zhēn)實反映(ying)氣體介(jie)質運行(háng)工況下(xià)
的計量(liàng)性能，在(zài)設備投(tou)用前分(fèn)别采用(yong)水和天(tian)然氣兩(liǎng)種介質(zhì)對相同(tong)型号的(de)2台流量(liang)計進行(háng)了檢定(dìng)。試驗數(shù)據如表(biǎo)2所示。
由(you)表2可知(zhī):
(1)同-台質(zhi)量流量(liang)計用于(yu)液體計(jì)量的精(jing)度要高(gāo)于氣體(tǐ)計量的(de)精度。主(zhǔ)要原因(yin)是氣體(ti)的密度(du)要遠低(dī)于☔液體(tǐ)☂️密度，因(yin)此計量(liàng)氣體時(shi)，瞬時流(liú)量通常(chang)低于流(liu)量計最(zui)🧡大量程(cheng)⚽的
1/3,超出(chū)計量儀(yi)表的最(zuì)佳運行(hang)範圍。
(2)循(xun)環水标(biāo)定的數(shù)據如不(bu)超出流(liú)量計的(de)精度等(děng)級📐的要(yào)🐅求🛀🏻，氣體(ti)校準的(de)數據也(ye)能保持(chí)在測量(liang)氣體規(gui)🤟定的精(jīng)度等級(jí)👄範圍内(nei)。建議計(jì)量乙烷(wán)氣體的(de)質量流(liu)量計在(zai)不具備(bei)實流檢(jiǎn)定條件(jian)的情況(kuàng)下，可采(cai)用循環(huán)水進行(háng)檢定/校(xiào)準，但檢(jiǎn)定♋和校(xiào)準的流(liú)量點應(yīng)接近實(shí)際運行(hang)工況下(xia)的質量(liang)流量，并(bing)按照液(yè)體計量(liang)精度等(deng)級的要(yao)求進行(háng)評價[81。
4.2消(xiao)除安裝(zhuang)應力
　　由(yóu)于管道(dào)伸縮變(bian)形會造(zào)成應力(li)，使得傳(chuan)感器零(líng)點發生(shēng)變化，影(yǐng)響測量(liang)精度。因(yin)此質量(liang)流量計(ji)在安裝(zhuāng)❗過程🐉應(ying)注✉️意以(yi)⭐下幾點(dian):.
(1)傳感器(qì)的安裝(zhuang)位置避(bi)開由于(yú)溫度變(bian)化可能(néng)弓|起伸(shen)縮和變(biàn)形較大(dà)的工藝(yì)管段。
(2)傳(chuan)感器安(an)裝法蘭(lán)必須與(yǔ)管道法(fa)蘭同軸(zhou)連接以(yi)減小安(ān)裝應力(li)🚶，保證測(cè)量精度(du)。
(3)應保證(zheng)與傳感(gǎn)器上遊(yóu)、下遊鏈(liàn)接的管(guan)道有穩(wěn)固支🐉撐(chēng)物🛀🏻，支🈚撐(chēng)杆應以(yǐ)傳感器(qi)爲中心(xīn)對稱分(fen)布，支撐(cheng)杆與基(jī)礎牢固(gu)連接。傳(chuán)感器安(an)裝位置(zhi)附近管(guǎn)道線上(shàng)的閥]或(huo)泵都需(xū)要有其(qi)㊙️
自己的(de)支撐物(wu)，不與傳(chuan)感器共(gòng)用同一(yi)支撐物(wu)。
(4)爲消除(chú)安裝應(yīng)力，安裝(zhuāng)傳感器(qì)時應先(xiān)配管，将(jiang)工藝管(guan)線🔴、閥門(men)與傳感(gan)器整體(tǐ)預先安(an)裝好并(bìng)吊裝，再(zai)将其與(yǔ)工藝主(zhu)管線焊(han)接,焊接(jie)時應使(shi)傳感器(qì)、閥門及(ji)工藝主(zhǔ)管線處(chu)于同鉛(qiān)垂面内(nèi)。

4.3壓力補(bu)償
　　力影(yǐng)響定義(yì)爲過程(cheng)壓力偏(pian)離檢定(dìng)/校準壓(ya)力而引(yǐn)起☂️的傳(chuán)感器靈(líng)敏度的(de)變化101。流(liu)體過程(cheng)壓力增(zeng)大會使(shi)測量振(zhen)⛷️動管呈(cheng)繃🔱緊現(xiàn)象,這種(zhong)壓力效(xiào)應雖然(ran)影響量(liàng)很📱小，但(dàn)是當使(shi)用時過(guò)程壓力(li)與标定(ding)壓力相(xiang)👅差很大(dà)時，對于(yú)高精度(du)質量流(liu)量計精(jing)度的影(yǐng)響還是(shi)不容忽(hū)視的，尤(you)其是對(duì)于管徑(jing)大、測量(liàng)管壁厚(hòu)小的質(zhì)量流量(liang)計影響(xiǎng)更大。
　　日(ri)常工作(zuo)中的壓(yā)力補償(chang)方法有(yǒu)流量系(xi)數标定(ding)法、靜态(tài)壓🈲力補(bǔ)🌈償法和(hé)動态壓(yā)力補償(chang)法。具體(tǐ)方法可(ke)以根❌據(jù)現場的(de)運行工(gōng)作，參照(zhào)廠家的(de)說明書(shū)進行補(bu)償。對于(yu)運行壓(ya)力相對(dui)穩定的(de)計量工(gong)藝，可采(cǎi)用靜态(tài)壓力補(bǔ)償法。根(gen)據廠家(jiā)提⭐供的(de)流量計(ji)産品樣(yàng)本,可以(yi)查閱☂️到(dào)需要進(jin)行♊靜态(tài)壓力補(bǔ)償的流(liu)量計型(xing)号，并粗(cu)分别找(zhao)出壓力(li)對流量(liang)和密度(du)影響的(de)系數,然(ran)後用H
HART手(shǒu)抄器 或(huò)ProLinkI12.0軟件寫(xiě)入流量(liang)計。
4.4避免(miǎn)雜質聚(jù)集
　　測量(liàng)管内壁(bi)磨損腐(fǔ)蝕或沉(chen)積結垢(gou)會影響(xiǎng)測量精(jing)度🙇‍♀️,對于(yú)計量介(jie)質爲氣(qi)體的質(zhì)量流量(liang)計應采(cǎi)用外殼(ke)朝上水(shuǐ)平安㊙️裝(zhuang)、傾斜45°或(huò)垂直安(ān)裝傳感(gan)器3種方(fang)式，如圖(tú)2所示,避(bi)免冷凝(níng)液聚積(ji)在傳感(gan)器振動(dòng)管内。

4.5避免天(tian)然氣冰(bing)合物
　　在(zài)一定壓(ya)力、溫度(du)下，天然(rán)氣中的(de)某些成(cheng)分與水(shui)生成一(yī)種外形(xing)像冰的(de)籠形化(hua)台物。氣(qì)體壓力(lì)的波動(dòng)、流速突(tū)變産生(sheng)攪動💚會(huì)加速水(shui)合物的(de)形成，氣(qi)體的相(xiàng)對密度(dù)越大生(sheng)成水合(he)物的溫(wēn)度範圍(wei)越寬。科(ke)裏㊙️奧利(li)質量流(liú)量計振(zhen)動管内(nèi)徑細小(xiǎo)，在管路(lù)中屬于(yu)節流元(yuán)件,對氣(qi)流有一(yī)定的擾(rǎo)動，乙烷(wán)氣體相(xiang)對密度(dù)較天然(rán)大，在計(ji)量裝置(zhì)前後很(hěn)容易形(xing)成水合(he)物🐉阻塞(sai)管路。因(yin)此在設(she)計過程(cheng)中應盡(jìn)可能減(jian)少計量(liàng)線路中(zhong)阻流件(jian)的設🔞置(zhì),必要時(shi)需要對(duì)流量計(ji)進行☎️保(bǎo)溫，避開(kai)水合物(wu)形成的(de)溫度⚽及(ji)壓力範(fan)圍。
5結束(shù)語
　　乙烷(wan)交接計(jì)量目前(qian)尚無可(kě)以遵循(xún)的國家(jiā)或行業(ye)标準，SYT6659--2016《用(yong)科裏🌍奧(ao)利質量(liàng)流量計(jì)測量天(tiān)然氣流(liú)量》标準(zhǔn)中規定(ding)适用🏃‍♀️的(de)天然氣(qi)相對密(mì)度範圍(wei)爲0.554~0.870，商品(pǐn)乙烷氣(qi)體的相(xiàng)對密度(du)超出了(le)該👉範圍(wei)，被排除(chu)在标準(zhǔn)🏃🏻‍♂️的适用(yong)範圍外(wài)。但是該(gai)标準在(zài)質量轉(zhuan)換體積(jī)量的計(jì)算方法(fǎ)并不涉(shè)及壓縮(suo)💯因子的(de)計算,從(cóng)理論上(shang)講對氣(qi)體的真(zhēn)實相對(duì)密度不(bú)應💚該有(yǒu)所限制(zhi)。如果将(jiang)🍓該标準(zhǔn)=氣體的(de)适用範(fàn)圍擴大(dà),乙烷交(jiāo)接計量(liàng)就有據(ju)🔴可循了(le)。
　　乙烷氣(qì)體交接(jie)計量的(de)測量方(fāng)法不應(yīng)僅局限(xiàn)于質量(liàng)流量計(jì)的🏃‍♂️測量(liang)方法，可(ke)以進一(yi)步探索(suo)乙烷t氣(qi)體壓縮(suo)因子計(ji)算方法(fǎ)，對GB/T17747适用(yòng)範圍進(jin)行補充(chōng)，從而爲(wei)乙烷氣(qì)體交接(jie)計量器(qi)具選擇(ze)的多樣(yang)性提供(gong)技術支(zhī)撐。

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