摘(zhai)要：綜合渦(wo)輪流量計(ji)的計量原(yuan)理、山西省(sheng)非常規天(tian)然氣井口(kou)氣的氣質(zhi)和流動特(te)性，分析了(le)流體組分(fen)和脈動流(liu)對渦輪流(liu)量計計量(liang)精度的影(ying)❤️響。結果表(biao)明，實際組(zu)分和流動(dong)特性均會(hui)使渦輪流(liu)量計産生(sheng)正向系🌈統(tong)誤差。基于(yu)此對修正(zheng)㊙️正供銷差(cha)提出了建(jian)議。在山西(xi)省非常規(gui)天然氣大(da)力發展之(zhi)際，面👣對絕(jue)大多數企(qi)業貿易結(jie)算仍采取(qu)渦輪流量(liang)計計量的(de)實際現狀(zhuang)，該探究結(jie)果對上、中(zhong)、下遊的供(gong)銷差管理(li)具有一定(ding)的實際指(zhi)導意義。
　　随(sui)着國内天(tian)然氣市場(chang)需求不斷(duan)增加，天然(ran)氣對外依(yi)存度持續(xu)😘走高，對國(guo)内天然氣(qi)的自采量(liang)增幅提出(chu)了更高的(de)要求。山西(xi)的💛非常規(gui)天然氣資(zi)源總量❄️約(yue)占全國的(de)1/3，煤層氣資(zi)源豐富，2020年(nian)全省煤層(ceng)氣開采量(liang)達到1×1010m3/a，在✨2025年(nian)将達到2×1010m3/a。
　　渦(wo)輪流量計(ji)由流體推(tui)動葉輪旋(xuan)轉，從而産(chan)生與流量(liang)成正比的(de)電脈沖信(xin)号，具有精(jing)度高、重複(fu)性好、測量(liang)範圍廣等(deng)諸多優點(dian)。在天然氣(qi)計量的應(ying)用中，被測(ce)介質的黏(nian)度、密度、髒(zang)污程度♻️、管(guan)道安裝結(jie)構、脈動流(liu)和組分㊙️等(deng)在不同的(de)場所各不(bu)相同，綜合(he)各種影響(xiang)因素後對(dui)🏒渦輪流量(liang)計的計量(liang)精度造成(cheng)較大影響(xiang)。爲此，有必(bi)要結合實(shi)地情況采(cai)取必要的(de)計🌈量修正(zheng)措施，确保(bao)渦輪流量(liang)計計量精(jing)度，爲公平(ping)交易奠定(ding)堅實的基(ji)礎。
　　山西省(sheng)A分輸站（上(shang)遊供氣公(gong)司）自2011年開(kai)始向B分輸(shu)站（下遊用(yong)♻️氣♉公司）供(gong)氣以來，供(gong)氣長期受(shou)正供銷差(cha)困♉擾，始終(zhong)未得以徹(che)底解決（A分(fen)輸站至B分(fen)輸站長輸(shu)管線長度(du)約爲2km）。爲此(ci)，以A分輸站(zhan)長期貿易(yi)計量交接(jie)的❄️渦輪流(liu)量🈲計爲對(dui)象✏️進行研(yan)究。該渦輪(lun)流量計距(ju)離上遊最(zui)近壓縮站(zhan)僅7km，且地🍓形(xing)地勢特征(zheng)高差較大(da)，在全省非(fei)常規天然(ran)氣上下遊(you)計量交接(jie)中具有💚代(dai)表性。綜合(he)各種影響(xiang)因素的分(fen)析可知，氣(qi)體組分和(he)脈動流對(dui)計量的精(jing)度☁️有較大(da)影響。本文(wen)通過實際(ji)數♋據對比(bi)、AGA8-92DC方法和脈(mo)動流💜定性(xing)影響分析(xi)對計量偏(pian)差進行研(yan)究，是山西(xi)🥵省非常🈲規(gui)天然氣公(gong)平貿易的(de)一項非常(chang)有意💔義的(de)課題。
1渦輪(lun)流量計計(ji)量和換算(suan)原理
1.1計量(liang)原理
　　流體(ti)通過渦輪(lun)流量計時(shi)，流速被轉(zhuan)換爲渦輪(lun)的轉速，轉(zhuan)速再🈲被轉(zhuan)換成與流(liu)量成正比(bi)的電信号(hao)，最後在計(ji)⚽數器上進(jin)👉行顯示和(he)累計。目前(qian)，絕大多數(shu)渦輪流量(liang)計都爲一(yi)體化智能(neng)流量計，除(chu)上述機械(xie)計量部分(fen)外，還🔱包括(kuo)1台體積計(ji)算儀，依據(ju)實測工況(kuang)流量、取壓(ya)口實測壓(ya)力、測溫口(kou)實測溫度(du)及🐪内部設(she)定的🙇🏻一些(xie)固定參數(shu)進行計算(suan)，将工況體(ti)積轉換爲(wei)可貿易交(jiao)接的天然(ran)氣體積，其(qi)原理如圖(tu)🈚1所示。

1.2換算原(yuan)理
1.2.1工作條(tiao)件下的體(ti)積流量計(ji)算實用公(gong)式
　　工作條(tiao)件下的體(ti)積流量計(ji)算實用公(gong)式如式(1)所(suo)示：

　　式(1)中，qf爲(wei)工作條件(jian)下的體積(ji)流量，m3/s；?爲輸(shu)出工作頻(pin)率，Hz，由頻率(lü)計采🔆集；k爲(wei)系數，m-3，可按(an)流量計銘(ming)牌給定值(zhi)。
1.2.2标準參比(bi)條件下的(de)體積流量(liang)換算實用(yong)公式
　　标準(zhun)參比條件(jian)下的體積(ji)流量換算(suan)實用公式(shi)如式(2)所示(shi)：

式(2)中，q
　　式(2)中(zhong)，qn爲标準參(can)比條件下(xia)的體積流(liu)量，m3/s；pf爲工作(zuo)條件下的(de)絕💘對靜壓(ya)力，MPa；pn爲标準(zhun)參比條件(jian)下的絕對(dui)靜壓力，MPa；Tn爲(wei)标準參比(bi)條件🐪下的(de)熱力學溫(wen)度，K；Tf爲工作(zuo)條件下的(de)氣☁️體絕對(dui)溫度，K；Zn爲♋标(biao)準參比條(tiao)件下的氣(qi)體壓縮因(yin)子；Zf爲工作(zuo)條件下的(de)氣體壓縮(suo)因子。
　　工作(zuo)條件下的(de)壓力和溫(wen)度的精度(du)取決于測(ce)量儀表。标(biao)準參比條(tiao)件下的絕(jue)對靜壓力(li)爲101.325kPa，熱力學(xue)溫度爲293.15K。輸(shu)出工作頻(pin)💁率由頻率(lü)❗計采集得(de)到。在不考(kao)慮測量儀(yi)表測量誤(wu)差的基礎(chu)上，研🏃究範(fan)圍可進一(yi)步縮小，可(ke)主要從天(tian)然氣組分(fen)對計量的(de)影響和脈(mo)動流對計(ji)量的影響(xiang)兩方面進(jin)♍行研究[1]。
2天(tian)然氣組分(fen)對計量的(de)影響
2.1條件(jian)設定
　　非常(chang)規天然氣(qi)與天然氣(qi)相同，也是(shi)一種混合(he)物，主要成(cheng)💯分是烷烴(ting)，絕大多數(shu)是CH4，也含有(you)少量非烴(ting)類氣體，其(qi)組分在各(ge)🐆采氣區各(ge)不相同，但(dan)作爲影響(xiang)氣體壓縮(suo)因子的因(yin)素之一，目(mu)前在山西(xi)省的計量(liang)交接點處(chu)很少進行(hang)在線分析(xi)，一般是在(zai)體積計算(suan)儀中輸入(ru)默認組分(fen)比例作爲(wei)換算的依(yi)據（設計組(zu)分）。
　　氣體壓(ya)縮因子Zn在(zai)标準參比(bi)條件下受(shou)介質組分(fen)變化影響(xiang)✍️極小💔（近似(si)于1），但在高(gao)壓輸氣條(tiao)件下，工作(zuo)條👄件下的(de)氣體壓縮(suo)因子Zf受組(zu)分影響會(hui)發生較大(da)變化。山西(xi)省非常規(gui)天然氣的(de)組分與典(dian)型的天然(ran)氣組分（設(she)計組分）相(xiang)比有較大(da)變化，在高(gao)壓輸送計(ji)量🐇中，氣體(ti)壓縮因子(zi)的變化對(dui)計量精度(du)👄的影響已(yi)超出了其(qi)本身的計(ji)量精度，其(qi)影響不可(ke)忽略。A分輸(shu)站2025年11月26日(ri)11:06的運行參(can)數如表1所(suo)示。

2.2組分數(shu)據
　　設計組(zu)分選取典(dian)型天然氣(qi)組分，如表(biao)2所示。

　　非常(chang)規天然氣(qi)實際組分(fen)以A分輸站(zhan)曆年實際(ji)氣質檢測(ce)報告結果(guo)爲依據，如(ru)表3所示。

2.3理(li)論分析組(zu)分對氣體(ti)壓縮因子(zi)的影響
　　壓(ya)縮因子的(de)求得方式(shi)有很多種(zhong)，包括儀器(qi)、理計算方(fang)程、憑借💋經(jing)驗公式估(gu)算、Standing-Katz确定等(deng)[2]。　　GB/T17747.1—2011《天然氣壓(ya)縮因子的(de)計算第1部(bu)分🔴：導論和(he)指南》推薦(jian)用AGA8-92DC和SGERG-88法。所(suo)研究分🐆析(xi)的介❓質已(yi)有曆年詳(xiang)細的氣質(zhi)組分，同時(shi)考慮AGA8-92DC法精(jing)度較高，因(yin)此選用AGA8-92DC法(fa)并通過VisualBasic編(bian)寫程序進(jin)行計算。
　　依(yi)據表2典型(xing)天然氣組(zu)分和實際(ji)運行參數(shu)計算Zn/Zf，計算(suan)結果爲1.0864，輸(shu)入及輸出(chu)結果如圖(tu)2所示。

　　依據(ju)表3非常規(gui)天然氣實(shi)際組分和(he)實際運行(hang)參數計算(suan)Zn/Zf，計算結果(guo)如表4所示(shi)。

　　通過對比(bi)分析，采用(yong)設計組分(fen)計算時氣(qi)體壓縮因(yin)子📧比值爲(wei)1.0864，而采用實(shi)際組分計(ji)算時爲1.0613，偏(pian)差爲2.365%。由此(ci)可知，不調(diao)整設計組(zu)分會導緻(zhi)正2.365%的供銷(xiao)差。
2.4實際供(gong)銷差數據(ju)
　　2011—2019年實際供(gong)銷差如表(biao)5所示。

2.5天然(ran)氣組分對(dui)計量結果(guo)的影響
　　将(jiang)理論計算(suan)與實際供(gong)銷差數據(ju)進行對比(bi)，結果相近(jin)，由此可知(zhi)在假設條(tiao)件和不考(kao)慮其他影(ying)響因素時(shi)，受非常規(gui)天然氣組(zu)分的影響(xiang)，計量值偏(pian)大，正偏👅差(cha)值約爲2.28%，對(dui)下遊接氣(qi)❌單位不利(li)，給下遊單(dan)位的供銷(xiao)差管理造(zao)成不利後(hou)果。
3脈動流(liu)對計量的(de)影響
　　脈動(dong)流的成因(yin)有很多，如(ru)在緊鄰增(zeng)壓機出口(kou)處、控🔆制閥(fa)頻繁操作(zuo)時、管線振(zhen)蕩時和管(guan)線中有漩(xuan)渦等，有時(shi)壓力和溫(wen)度探測器(qi)産生的渦(wo)街也會形(xing)成脈動流(liu)。其🌏特性是(shi)🤩介質流動(dong)不穩💯定，但(dan)周期性變(bian)化，流體在(zai)加速或減(jian)速過程中(zhong)會影響葉(ye)輪旋轉速(su)，但葉輪旋(xuan)轉相對滞(zhi)後，通俗可(ke)理解爲“慣(guan)性”，由此對(dui)流量🐪計的(de)正确計量(liang)造成一定(ding)的影🍓響。
3.1流(liu)量測量
　　現(xian)階段，脈動(dong)流的直接(jie)測量還存(cun)在很大困(kun)難，但可🈲通(tong)🥵過誤📞差方(fang)程分析、實(shi)驗室試驗(yan)和專業的(de)脈動流💋量(liang)誤差檢♌測(ce)設備檢測(ce)分析某一(yi)特定脈動(dong)流的測量(liang)誤差。前兩(liang)種方法基(ji)🈲于脈動流(liu)的振幅和(he)頻率的可(ke)測量性，振(zhen)幅和頻率(lü)的測量可(ke)通過激光(guang)多普勒技(ji)術、熱線風(feng)速儀法等(deng)。專業的脈(mo)動流量誤(wu)差檢測🔞設(she)備已有設(she)備制造廠(chang)家在生産(chan)。
3.1.1誤差方程(cheng)分析
　　通過(guo)對機翼理(li)論的研究(jiu)，可列出涉(she)及慣量、夾(jia)角、葉輪半(ban)📧徑、角速度(du)等參數的(de)誤差運動(dong)方程，通過(guo)編程可求(qiu)✔️得針對某(mou)一特🐇定渦(wo)輪流量計(ji)的不同振(zhen)幅和頻率(lü)脈動流的(de)測量誤🐉差(cha)[3]。依據動量(liang)守💚恒定律(lü)，可列出包(bao)含流速、切(qie)線速✂️度等(deng)參數的非(fei)線性微分(fen)方程♻️，通過(guo)計算和分(fen)析可理論(lun)推導測量(liang)誤差[4]。
3.1.2實驗(yan)室試驗
　　現(xian)場實測脈(mo)動流的特(te)性，采用已(yi)知标準體(ti)積壓縮空(kong)氣⭕，在實驗(yan)🐆室模拟脈(mo)動流，将測(ce)量值與标(biao)準體積🥰進(jin)行對比，分(fen)析測量誤(wu)差。
3.1.3誤差檢(jian)測設備檢(jian)測
　　一種燃(ran)氣脈動流(liu)誤差檢測(ce)設備，可較(jiao)正确地測(ce)得🚩脈動誤(wu)差值，暫未(wei)在山西省(sheng)廣泛應用(yong)。在絕大多(duo)數💃燃氣公(gong)司的實際(ji)運行管理(li)過程中，脈(mo)動流的特(te)性參數無(wu)法在日常(chang)運行監測(ce)數據中獲(huo)取，因此，主(zhu)要定性地(di)說明脈動(dong)流對渦輪(lun)流量計計(ji)量偏差的(de)影響。
3.2測量(liang)誤差
　　已有(you)很多學者(zhe)針對脈動(dong)流對計量(liang)的影響進(jin)行了研究(jiu)🌍。分析結果(guo)可知，由于(yu)葉輪受流(liu)體加速影(ying)響小，受流(liu)🥵體減🆚速影(ying)響大，計量(liang)始終存在(zai)正供銷差(cha)。此外，正供(gong)銷差取決(jue)于脈動流(liu)的振幅和(he)頻⭐率，整體(ti)來說，如果(guo)脈動流頻(pin)率大于葉(ye)輪角頻率(lü)時正供銷(xiao)差值較大(da)，脈動振幅(fu)增大時正(zheng)供銷差值(zhi)也随之增(zeng)大。
3.3脈動流(liu)對計量結(jie)果影響
　　A分(fen)輸站渦輪(lun)流量計距(ju)離上遊最(zui)近的壓縮(suo)站（往複💃🏻式(shi)壓縮機💔增(zeng)壓）不到7km，且(qie)該分輸站(zhan)工藝布置(zhi)緊湊。據實(shi)地測量🔞，流(liu)量計上遊(you)直🔅管段長(zhang)度約爲6Dn（Dn爲(wei)渦輪流🥵量(liang)計口徑，mm），下(xia)遊直管段(duan)長度約爲(wei)4Dn。此外，7km管道(dao)沿線地👣勢(shi)高低不平(ping)，加之煤層(ceng)氣氣質水(shui)含量較大(da)，導緻在低(di)窪處極易(yi)形成積液(ye)，積液也會(hui)造成脈動(dong)流。
　　2014年8—10月期(qi)間，下遊公(gong)司發現正(zheng)供銷差持(chi)續增大時(shi)，對A分輸👄站(zhan)和B分輸站(zhan)的渦輪流(liu)量計進行(hang)了标定，但(dan)标定結果(guo)均🚶爲合🚶格(ge)。随後下遊(you)公司在2014年(nian)11月5—7日對A至(zhi)B分輸站段(duan)管線進行(hang)了清管作(zuo)業，共清出(chu)污水雜質(zhi)約23t，清管完(wan)成後正供(gong)銷差明顯(xian)減小。清管(guan)前後實際(ji)供銷差數(shu)據如表6所(suo)示。

　　除此之(zhi)外，通過日(ri)常運行監(jian)測，供氣瞬(shun)時流量每(mei)次顯示數(shu)👉據💰都在變(bian)化，且在一(yi)定時間内(nei)在1個值上(shang)下頻繁波(bo)動（波動幅(fu)度約爲±20%）。綜(zong)合上述情(qing)況，該輸氣(qi)管道存在(zai)🔴脈動流的(de)可能性很(hen)大。脈動流(liu)會造成正(zheng)供🔴銷差影(ying)響，對下遊(you)接氣單位(wei)不利，因此(ci)有必要對(dui)脈🏃🏻動流的(de)影響進行(hang)修正。
4結語(yu)
　　目前，山西(xi)省絕大多(duo)數分輸站(zhan)未安裝在(zai)線色譜儀(yi)，且🌈直接測(ce)量脈動流(liu)流量的計(ji)量表還未(wei)被廣泛應(ying)用于實際(ji)生産🏃中。探(tan)究表明，山(shan)西省非常(chang)規天然氣(qi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的組分和(he)脈動流輸(shu)氣均會使(shi)渦輪流量(liang)計産生無(wu)法通過定(ding)期檢定來(lai)🛀🏻消除的正(zheng)向系統誤(wu)差。因此，爲(wei)👌确保作爲(wei)上下遊貿(mao)易交接依(yi)據的計量(liang)表測量的(de)🤟精度，保證(zheng)公平交易(yi)，可通過誤(wu)差分析修(xiu)正、組分修(xiu)⭐正、優化工(gong)藝等方式(shi)對現渦輪(lun)流量直接(jie)測量結果(guo)進行修正(zheng)。
a)天然氣組(zu)分影響的(de)修正建議(yi)。結合實際(ji)工況條件(jian)🤞，合理調整(zheng)渦🌂輪流量(liang)計的壓縮(suo)因子和天(tian)然氣組分(fen)；當精✌️度要(yao)☔求較高時(shi)，采取安裝(zhuang)在線分析(xi)儀的方式(shi)實時更新(xin)流量計參(can)數。
b)脈動流(liu)影響的修(xiu)正建議。通(tong)過工藝優(you)化、改造，使(shi)流⛷️體通過(guo)流🔴量計時(shi)基本穩定(ding)；選定合适(shi)的流量計(ji)型号；實🔱測(ce)脈動流特(te)性，理論計(ji)算或實驗(yan)室試驗分(fen)析測量誤(wu)差，與結算(suan)方進行誤(wu)差修正；采(cai)用誤差測(ce)量設備對(dui)測量誤差(cha)進行測量(liang)和修正，并(bing)以此作爲(wei)結算依據(ju)

以上内容(rong)源于網絡(luo)，如有侵權(quan)聯系即删(shan)除!