摘(zhai)要:目前天(tian)然氣計量(liang)己制定了(le)許多相關(guan)的國家标(biao)準、行業标(biao)準和計量(liang)檢定規程(cheng)等,但未形(xing)成完整體(ti)系與國外(wai)相比尚有(you)較大差距(ju)。本文着重(zhong)探讨了天(tian)然氣孔闆(pan) 流量計 測(ce)量中精度(du)要求和不(bu)确定度分(fen)析了影響(xiang)測量不确(que)定度的幾(ji)種因素。
引(yin)言
　　孔闆流(liu)量計 在20世(shi)紀使用于(yu)天然氣流(liu)量測量,經(jing)過-個世紀(ji)漫長的發(fa)展過程，它(ta)已成爲主(zhu)要的天然(ran)氣流量計(ji)。目前我國(guo)天然氣計(ji)量專業性(xing)标準爲《天(tian)然氣流量(liang)的标準孔(kong)闆計量方(fang)法》(SY/T6143-1996)。
1天然氣(qi)孔闆流量(liang)計的組成(cheng)
　　孔闆流量(liang)計由産生(sheng)壓差的一(yi)次裝置--孔(kong)闆節流裝(zhuang)置和二次(ci)檢測儀表(biao)-差壓計、 壓(ya)力計 、溫度(du)計和相關(guan)參數儀器(qi)儀表加信(xin)号引線等(deng)組成,如圖(tu)1所示。
 
2天然(ran)氣孔闆流(liu)量計适用(yong)條件
　　孔闆(pan)流量計是(shi)以相似原(yuan)理爲根據(ju)，以實驗數(shu)據爲基礎(chu)的瞬時流(liu)量計,從一(yi)次裝置的(de)幾何尺寸(cun)到流體流(liu)動狀态都(dou)有一定的(de)要求。
2.1一次(ci)裝置幾何(he)尺寸限制(zhi)條件
SY/T6143-1996要求(qiu):
孔闆開孔(kong)直徑d≥12.Smm;
測量(liang)管内徑必(bi)須滿足50mm≤D≤1000mm;
孔(kong)徑比必須(xu)滿足0.20≤β≤0.75;
　　一次(ci)裝置的結(jie)構設計、加(jia)工、裝配、安(an)裝、檢驗和(he)使用必須(xu)符合标準(zhun)規定的全(quan)部技術要(yao)求。
2.2氣質和(he)氣流狀态(tai)條件
　　SY/T6143-1996标準(zhun)中規定,氣(qi)流必須是(shi)單相的牛(niu)頓流體,若(ruo)氣體含有(you)質量成分(fen)不超過2%的(de)固體或液(ye)體微粒，且(qie)成均勻分(fen)散狀态,也(ye)可以認爲(wei)是單相的(de)牛頓流體(ti)。我國石油(you)天然氣行(hang)業标準SY/T7514《天(tian)然氣》标準(zhun)所規定的(de)各種類别(bie)天然氣都(dou)适用。
2.3流動(dong)狀态的要(yao)求
　　孔闆流(liu)量計的流(liu)出系數C是(shi)在特定的(de)實驗室參(can)比條件下(xia)通過大量(liang)的實驗數(shu)據推導得(de)出的計算(suan)方法,并通(tong)過實踐檢(jian)驗是正确(que)的。同時,差(cha)壓式流量(liang)計算基本(ben)方程的推(tui)導也是基(ji)于這樣的(de)假設流動(dong)條件下,偏(pian)離标準規(gui)定的流動(dong)狀态條件(jian)将會産生(sheng)難以估計(ji)的流量測(ce)量不确定(ding)度。因此,氣(qi)流流動狀(zhuang)态應符合(he)如下四條(tiao)要求:
(1)天然(ran)氣通過孔(kong)闆節流裝(zhuang)置的流動(dong)必須是亞(ya)音速的、穩(wen)定的或僅(jin)随時間緩(huan)慢變化的(de),無脈動流(liu)存在。
(2)天然(ran)氣流必須(xu)是單相的(de)牛頓流體(ti)。
(3)天然氣流(liu)流進孔闆(pan)以前其流(liu)速必須是(shi)與管道軸(zhou)線平行，,對(dui)稱充分發(fa)展的速度(du)分布剖面(mian),無旋轉流(liu)存在。
(4)天然(ran)氣通過孔(kong)闆節流裝(zhuang)置的流動(dong)必須保持(chi)孔闆下遊(you)靜壓與孔(kong)闆上遊靜(jing)壓之比不(bu)小于0.75,管道(dao)雷諾數Re≥5000(角(jiao)接取壓)和(he)管道雷諾(nuo)數Re21260β2D(法蘭取(qu)壓)。
　　因此在(zai)選型設計(ji)時一定要(yao)配合計量(liang)站工藝參(can)數仔細.核(he)算和流态(tai)分析力争(zheng)達到流量(liang)測量效果(guo)。
3精度要求(qiu)和不确定(ding)度分析
3.1流(liu)量計量精(jing)度的要求(qiu)
　　國際法制(zhi)計量組織(zhi)(OIML)流量計量(liang)技術委員(yuan)會的氣體(ti)計量分委(wei)員會于1997年(nian)制定了“氣(qi)體燃料計(ji)量系統”國(guo)際建議。歐(ou)洲标準化(hua)委員會起(qi)草了歐共(gong)體标準PREN1776“天(tian)然氣計量(liang)系統的基(ji)本要求”[3]。它(ta)們都是爲(wei)提高和确(que)保天然氣(qi)計量精度(du)而對輸配(pei)計量站的(de)設計、建設(she)、投産操作(zuo)和維修等(deng)方面提出(chu)的基本技(ji)術要求。
　　國(guo)際建議中(zhong)将計量站(zhan)分爲A、B、C三個(ge)等級,對不(bu)同的流量(liang)規模配備(bei)的二次測(ce)量儀表要(yao)求不同。該(gai)建議适用(yong)!于流量等(deng)于或大于(yu)100m/h運行壓力(li)不低于0.2MPa的(de)情況。它對(dui)熱值測量(liang)、測溫、測壓(ya)、取樣以及(ji)包括指示(shi)、打印、.存儲(chu)、轉換和積(ji)算等系統(tong)部件或設(she)備都作了(le)相應的技(ji)術規定。表(biao)1爲測量儀(yi)表和計算(suan)結果的最(zui)大允許誤(wu)差(精度)。
 
3.2孔(kong)闆流量計(ji)不确定度(du)變化範圍(wei)分析标準(zhun)ISO5167、GB/T2624-93、SY/T6143-1996,以及AGANo3報告(gao)估算流量(liang)測量不确(que)定度公式(shi)都是相同(tong)的,估算的(de)方法大同(tong)小異,其不(bu)确定度值(zhi)大緻相等(deng),結論大體(ti)-緻,如圖2所(suo)示。
 
3.2.1一次裝(zhuang)置不确定(ding)度變化分(fen)析
流出系(xi)數不确定(ding)度變化
　　當(dang)直管段長(zhang)度符合SY/T6143--1996的(de)規定的數(shu)值a(表2中不(bu)帶括号中(zhong)的數值),圓(yuan)度滿足不(bu)大于士0.3%的(de)标準規定(ding)，當孔闆開(kai)孔軸線與(yu)上下遊測(ce)量管軸線(xian)之間的距(ju)離爲ex:
 
　　則流(liu)出系數不(bu)确定度δc/c隻(zhi)随β值的不(bu)同而不同(tong)。此時,當β≤0.6時(shi)則δc/c=±0.6%:;當β>0.60時則(ze)δc/c=±β%。
 
3.2.2天然氣物(wu)性測量不(bu)确定度變(bian)化分析
(1)天(tian)然氣可膨(peng)脹性系數(shu)不确定度(du)的估算
A.天(tian)然氣可膨(peng)脹性系數(shu)的不确定(ding)度
δε/ε=±4(Op/p.)%
　　它與孔(kong)闆流量計(ji)實測差壓(ya)△p成正比，與(yu)靜壓p1成反(fan)比。
　　目前在(zai)天然氣計(ji)量中差壓(ya)值一般在(zai)50000Pa之内,靜壓(ya)在1~10MPa範圍内(nei),因此δε/ε最小(xiao)爲±0.00002%,最大爲(wei)±0.2%或更大4。
B.當(dang)上遊或下(xia)遊直管段(duan)長度小于(yu)該标準中(zhong)規定數值(zhi)a(表1中不帶(dai)括号中的(de)數值)，又等(deng)于或大于(yu)數值(表1中(zhong)帶括号中(zhong)的數值)時(shi)，則應在流(liu)出系數不(bu)确定度.上(shang)相加±0.5%的附(fu)加不确定(ding)度。
C.當在.上(shang)遊直管段(duan)長度範圍(wei)内的任何(he)台階超過(guo)±0.3%圓度要求(qiu),但符合下(xia)列公式時(shi)應在流出(chu)系數不确(que)定度_上相(xiang)加±0.2%的附加(jia)不确定度(du)。
D.當孔闆開(kai)孔軸線與(yu).上下遊測(ce)量管軸線(xian)之間的距(ju)離e,不滿足(zu)公式(1),但滿(man)足(2),則應在(zai)流出系數(shu)不确定度(du)上算術相(xiang)加±0.3%的附加(jia)不确定度(du)。
E.當孔闆入(ru)口直角邊(bian)緣的尖銳(rui)度r的單測(ce)值與平均(jun)值比較,最(zui)大偏差在(zai)±20%以内時,則(ze)在流出系(xi)數不确定(ding)度.上幾何(he)相加±0.2%的不(bu)确定度。
(2)天(tian)然氣密度(du)測量不确(que)定度δρρ的估(gu)算根據目(mu)前現場常(chang)用儀表的(de)使用範圍(wei),所遵守的(de)标準、規程(cheng)規範進行(hang)具體計算(suan)綜合考慮(lü),在不考慮(lü)取氣樣的(de)間隔時間(jian)内由于天(tian)然氣組分(fen)變化(或波(bo)動)所引起(qi)的附加不(bu)确定度時(shi)天然氣密(mi)度測量的(de)不确定度(du)δρ/ρ最小爲土(tu)1.013%,最大爲±1.571%或(huo)更大。
由(1)和(he)(2)兩項組成(cheng)天然氣物(wu)性測量不(bu)确定度的(de)變化爲:最(zui)小爲±1.013%,最大(da)爲±1.584%或更大(da)。
4結束語
　　孔(kong)闆天然氣(qi)流量測量(liang)的總不确(que)定度,實際(ji)上就是測(ce)量系統的(de)測量值與(yu)真值比較(jiao),置信概率(lü)爲95%的精度(du)。根據目前(qian)天然氣流(liu)量測量系(xi)統經常貫(guan)用的二次(ci)儀表和測(ce)量值的計(ji)算積算方(fang)法,按SY/T6143-1996标準(zhun)有關條款(kuan)規定和所(suo)列公式進(jin)行估算,得(de)知天然氣(qi)流量測量(liang)的總不确(que)定度δQn/Qn最小(xiao)爲±0.82%,最大爲(wei)±4.52%或更大。由(you)此分析,可(ke)知國際建(jian)議的A、B、C三級(ji)分别定級(ji)爲1.0%、2.0%和3.0%。

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