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(cai)用深冷(leng)方式從(cong)天然氣(qi)中分離(li)出乙烷(wan)氣體作(zuo)爲産品(pin)銷售。但(dan)乙烷氣(qi)體的組(zu)分、密度(du)與常規(gui)的天然(ran)氣存在(zai)較大差(cha)異，緻使(shi)貿易交(jiao)接計量(liang)沒有可(ke)參照的(de)國家及(ji)行業标(biao)準。爲了(le)提高乙(yi)烷氣體(ti)計量的(de)精度,應(ying)選擇正(zheng)确的測(ce)量方法(fa),通過比(bi)較常用(yong) 氣體流(liu)量計 的(de)測量原(yuan)理,分析(xi)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(ying)響程度(du)，最終推(tui)薦采用(yong)質量流(liu)星計⭕進(jin)行乙烷(wan)🏃‍♂️氣體交(jiao)接計量(liang);同時結(jie)合質量(liang)流星計(ji)的工作(zuo)原理和(he)現場實(shi)際使用(yong)過程中(zhong)的經驗(yan),對質量(liang)流量計(ji) 的檢定(ding)、安裝和(he)使用等(deng)環節提(ti)出合理(li)化建議(yi),以便爲(wei)更多✂️天(tian)然氣附(fu)加産品(pin)的交接(jie)計量提(ti)供技術(shu)支撐。
　　乙(yi)烷與液(ye)化氣、穩(wen)定輕烴(ting)和穩定(ding)凝析油(you)等原料(liao)相比，具(ju)有🔅乙烯(xi)轉換率(lü),是優質(zhi)的乙烯(xi)原料。近(jin)年來各(ge)👉油田🛀🏻公(gong)司通過(guo)♋對油氣(qi)田産出(chu)的天然(ran)氣進行(hang)增壓深(shen)冷将乙(yi)烷氣體(ti)分離🧑🏽‍🤝‍🧑🏻後(hou)輸送到(dao)煉化企(qi)業，作爲(wei)乙烯生(sheng)産的原(yuan)料,提高(gao)天然氣(qi)的附加(jia)價值。作(zuo)爲交接(jie)産品的(de)管輸乙(yi)烷氣體(ti)其組分(fen)、密度與(yu)管輸天(tian)然氣🧑🏽‍🤝‍🧑🏻存(cun)在較大(da)差異。目(mu)前天然(ran)氣交接(jie)計量過(guo)程中執(zhi)行國家(jia)及行業(ye)标準不(bu)适用于(yu)乙烷氣(qi)體，需要(yao)探讨适(shi)合🙇🏻乙烷(wan)氣體交(jiao)接計量(liang)的測方(fang)法，以确(que)保乙烷(wan)氣體交(jiao)接計量(liang)✨數據正(zheng)确、公平(ping)、公正。
1常(chang)用天然(ran)氣标準(zhun)體積計(ji)算方法(fa)
　　目前國(guo)際上天(tian)然氣貿(mao)易交接(jie)普遍采(cai)用超聲(sheng)、 渦輪流(liu)量計 、旋(xuan)進旋渦(wo)、孔闆等(deng)計量儀(yi)表。其中(zhong)超聲、渦(wo)輪、 旋進(jin)旋渦流(liu)量計等(deng)計 量儀(yi)表直接(jie)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(gong)況體積(ji)量Vg進行(hang)補償計(ji)算，最終(zhong)換算爲(wei)标準狀(zhuang)态下體(ti)🧡積量V,進(jin)行交接(jie)11。

　　式中:Vn爲(wei)标準狀(zhuang)态下的(de)體積，Nm3;pn爲(wei)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(gong)作狀态(tai)下的體(ti)❤️積，m3;pg爲工(gong)作狀态(tai)下的絕(jue)對壓力(li)，Pa;Tg爲工作(zuo)狀态下(xia)的絕對(dui)溫度(273.15+t),K;t爲(wei)被測介(jie)質攝氏(shi)溫度,℃;Zg爲(wei)工作狀(zhuang)态下的(de)壓縮因(yin)子。
　　GB/T21446--2008121《用标(biao)準孔闆(pan)測天然(ran)氣》中測(ce)量天然(ran)氣的質(zhi)量流量(liang)qm計算👈方(fang)法🏃🏻‍♂️如🏃‍♀️公(gong)式(2)和公(gong)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(xi)數，與節(jie)流裝💘置(zhi)的幾何(he)尺寸和(he)雷諾數(shu)相關;b爲(wei)直徑比(bi)，孔闆開(kai)孔直徑(jing)與上📱遊(you)測量管(guan)内徑之(zhi)比;ε爲可(ke)膨脹系(xi)數,對于(yu)🐇給定的(de)✍️計量裝(zhuang)置該值(zhi)取決于(yu)流體靜(jing)🥰壓、孔闆(pan)前後差(cha)壓和等(deng)熵指數(shu);d爲孔闆(pan)開孔🌈直(zhi)徑，m;△p爲孔(kong)🌈闆前後(hou)斷💋面差(cha)壓，Pa,可以(yi)✂️采用蹉(cuo)壓變送(song)器正确(que)測⭕量;ρ1爲(wei)介質工(gong)🔆作狀态(tai)下的密(mi)度,kg/m3。由公(gong)式(3)計算(suan)🈚得出:

　　式(shi)中:M爲于(yu)空氣的(de)摩爾質(zhi)量,值爲(wei)289626kg/kmol;G爲天然(ran)滇實相(xiang)對密🚶‍♀️度(du);R爲🌈通用(yong)氣體常(chang)數,值爲(wei)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空(kong)氣在标(biao)準參比(bi)條件下(xia)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(shu)爲标準(zhun)大氣壓(ya)、絕對溫(wen)度、通用(yong)氣體常(chang)👈數等常(chang)⚽數或與(yu)流量計(ji)尺寸相(xiang)關的常(chang)量，取值(zhi)确定💛，不(bu)影響計(ji)量值的(de)精度。而(er)Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(bian)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(ji)量系統(tong)技術要(yao)求》附錄(lu)A對以上(shang)變量的(de)精度提(ti)出明确(que)的要求(qiu)[3),具體要(yao)求見表(biao)1。
　　表中溫(wen)度、勵、工(gong)作條件(jian)下的體(ti)積流量(liang)均爲直(zhi)接測🔞量(liang)參數,并(bing)且可以(yi)通過選(xuan)用高精(jing)度的測(ce)量儀表(biao)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(yu)氣體的(de)組分、高(gao)位發熱(re)量、相對(dui)密度、壓(ya)力和溫(wen)度等狀(zhuang)态參數(shu)相關。
2壓(ya)縮因子(zi)對氣體(ti)标準體(ti)積計算(suan)的影響(xiang)
　　目前國(guo)際上推(tui)薦采用(yong)AGA892DC和SGERG-88方程(cheng)計算工(gong)作狀态(tai)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(zi)的計算(suan)》GB/T17747--2011也采用(yong)以上兩(liang)種不同(tong)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(chan)廠家在(zai)㊙️流量計(ji)算機中(zhong)置入以(yi)😄上兩種(zhong)壓縮因(yin)子計算(suan)軟件。但(dan)是兩種(zhong)壓縮因(yin)子計算(suan)💜方法對(dui)管輸天(tian)然氣的(de)組成範(fan)圍有所(suo)🤞限制，當(dang)天然🔞氣(qi)中乙烷(wan)含量超(chao)出20%後,計(ji)算的壓(ya)縮因子(zi)不确定(ding)度20.5%。通常(chang)管輸乙(yi)烷氣體(ti)中乙烷(wan)含量≥95%,遠(yuan)遠超出(chu)AGA8-92DC和SGERG-88方程(cheng)的适用(yong)♊範圍。壓(ya)縮因子(zi)計💯算的(de)不确定(ding)度難以(yi)估算,直(zhi)接影響(xiang)交接計(ji)量的不(bu)确定度(du)。
3質量流(liu)量計工(gong)作原理(li)
　　由于乙(yi)烷氣體(ti)壓縮因(yin)子計算(suan)的不确(que)定度難(nan)以估計(ji)，因📞此在(zai)流🌏量計(ji)選型過(guo)程中應(ying)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(liang)流量計(ji)計量乙(yi)‼️烷氣體(ti)。
　　科裏奧(ao)利質量(liang)流星計(ji)(簡稱科(ke)氏力流(liu)星計)是(shi)一種利(li)用流🌈體(ti)在振動(dong)管中流(liu)動而産(chan)生與質(zhi)量流量(liang)成正比(bi)的科裏(li)奧利力(li)的原理(li)來直接(jie)測量質(zhi)量流量(liang)的儀表(biao)☀️。流量計(ji)由振動(dong)管、電磁(ci)驅動器(qi)和檢測(ce)器組成(cheng)。振動管(guan)(測量管(guan)道)是敏(min)感器件(jian),有U形、0形(xing)、環形、直(zhi)管形及(ji)螺旋形(xing)🆚等幾種(zhong)形狀,振(zhen)動管有(you)單管、雙(shuang)管和多(duo)✉️管等形(xing)式，但基(ji)本原理(li)相同。
　　U形(xing)管式科(ke)氏力流(liu)量計的(de)測量原(yuan)理如圖(tu)1所示。U形(xing)管的🈲兩(liang)🔴個開㊙️口(kou)端固定(ding)，流體由(you)此流入(ru)和流出(chu)。U形管頂(ding)端裝有(you)電🤞磁驅(qu)動器，用(yong)于驅動(dong)U形管沿(yan)垂直于(yu)U形管所(suo)在平♊面(mian)的方💔向(xiang)以0-0爲軸(zhou)按固有(you)頻率振(zhen)動。U形管(guan)的振動(dong)迫使管(guan)中流體(ti)在沿管(guan)道流動(dong)的同🛀時(shi)又随管(guan)💋道作垂(chui)直運動(dong)，此時流(liu)體将受(shou)到科氏(shi)力的作(zuo)用，同時(shi)流體以(yi)反作用(yong)力作用(yong)于U形⭐管(guan)。流體在(zai)U形管兩(liang)側✍️的流(liu)動方🌐向(xiang)相反，所(suo)以作用(yong)于U形管(guan)兩側的(de)科氏力(li)大❄️小相(xiang)等方向(xiang)相反，從(cong)而使U形(xing)管受到(dao)一📐個力(li)矩的作(zuo)用，使得(de)✔️振動管(guan)繞R-R軸産(chan)生扭🚶轉(zhuan)變形，該(gai)變形量(liang)的大小(xiao)與通過(guo)流量🐪計(ji)的質量(liang)流量具(ju)有确定(ding)的關系(xi)。檢測器(qi)測得這(zhe)個變彩(cai)量，即可(ke)測得管(guan)内介質(zhi)的質量(liang)流量。

　　科裏(li)奧利流(liu)量計可(ke)以将被(bei)檢測的(de)流體質(zhi)量流量(liang)直🤞接體(ti)現㊙️出來(lai),質量作(zuo)爲物質(zhi)本身的(de)屬性其(qi)大小不(bu)随溫度(du)、力等參(can)數💃改變(bian)而改變(bian),計量數(shu)據可直(zhi)接用于(yu)供需雙(shuang)方交接(jie)計量。此(ci)外可以(yi)正㊙️确測(ce)量氣體(ti)組分，采(cai)用GB/T11062-2014《天然(ran)氣發熱(re)量、密度(du)、相對密(mi)度和沃(wo)泊指數(shu)的計算(suan)方👈法》正(zheng)确計算(suan)乙烷氣(qi)體标準(zhun)狀況下(xia)的👣密度(du)，進而得(de)到氣體(ti)标準狀(zhuang)況下的(de)體積流(liu)量，甚至(zhi)💃🏻熱:值流(liu)量。
4存在(zai)的問題(ti)及建議(yi)
4.1檢定問(wen)題
　　由于(yu)氣體實(shi)流檢定(ding)成本高(gao)，送檢周(zhou)期長，因(yin)此質量(liang)🔞流☔量計(ji)🧡的用戶(hu)通常選(xuan)擇采用(yong)液體(水(shui))對流量(liang)計進行(hang)檢定/校(xiao)準。針㊙️對(dui)液體檢(jian)定的數(shu)據是否(fou)能夠真(zhen)實反映(ying)氣體介(jie)質運行(hang)工況下(xia)
的計量(liang)性能，在(zai)設備投(tou)用前分(fen)别采用(yong)水和天(tian)然氣兩(liang)種介質(zhi)對相同(tong)型号的(de)2台流量(liang)計進行(hang)了檢定(ding)。試😍驗數(shu)據如表(biao)2所示。
由(you)表2可知(zhi):
(1)同-台質(zhi)量流量(liang)計用于(yu)液體計(ji)量的精(jing)度要高(gao)于氣體(ti)計量的(de)精度。主(zhu)要原因(yin)是氣體(ti)的密度(du)要遠低(di)于液體(ti)密度，因(yin)此計量(liang)氣體時(shi)，瞬時流(liu)量通常(chang)低于流(liu)🏒量計最(zui)大量程(cheng)📞的
1/3,超出(chu)計量儀(yi)表的最(zui)佳運行(hang)範圍。
(2)循(xun)環水标(biao)定的數(shu)據如不(bu)超出流(liu)量計的(de)精度等(deng)級的要(yao)求，氣🏃‍♀️體(ti)校準的(de)數據也(ye)能保持(chi)在測量(liang)氣體規(gui)定的精(jing)度等級(ji)範圍内(nei)。建議計(ji)量乙烷(wan)氣體的(de)質量流(liu)量計在(zai)不具備(bei)實流檢(jian)定條件(jian)的情況(kuang)下，可采(cai)用循環(huan)水進行(hang)檢定/校(xiao)準，但檢(jian)定和校(xiao)準的流(liu)量點應(ying)接近實(shi)際運行(hang)工況下(xia)的質量(liang)流量，并(bing)按照液(ye)體計量(liang)精度等(deng)級的⚽要(yao)求進行(hang)評價[81。
4.2消(xiao)除安裝(zhuang)應力
　　由(you)于管道(dao)伸縮變(bian)形會造(zao)成應力(li)，使得傳(chuan)感器零(ling)點發生(sheng)變化，影(ying)響測量(liang)精度。因(yin)此質量(liang)流量計(ji)在安裝(zhuang)過程應(ying)注意以(yi)下幾點(dian):.
(1)傳感器(qi)的安裝(zhuang)位置避(bi)開由于(yu)溫度變(bian)化可能(neng)弓|起伸(shen)縮🤟和變(bian)形較大(da)的工藝(yi)管段。
(2)傳(chuan)感器安(an)裝法蘭(lan)必須與(yu)管道法(fa)蘭同軸(zhou)連接以(yi)減小安(an)裝應力(li)，保證測(ce)量精度(du)。
(3)應保證(zheng)與傳感(gan)器上遊(you)、下遊鏈(lian)接的管(guan)道有穩(wen)固支撐(cheng)物，支撐(cheng)🌍杆應以(yi)傳感器(qi)爲中心(xin)對稱分(fen)布，支撐(cheng)杆與基(ji)礎牢📧固(gu)連💛接。傳(chuan)感器👅安(an)裝位置(zhi)附近管(guan)道線上(shang)的閥]或(huo)泵都需(xu)要有其(qi)
自己的(de)支撐物(wu)，不與傳(chuan)感器共(gong)用同一(yi)支撐物(wu)。
(4)爲消除(chu)安裝應(ying)力，安裝(zhuang)傳感器(qi)時應先(xian)配管，将(jiang)工藝管(guan)線、閥門(men)與🌈傳感(gan)器整體(ti)預先安(an)裝好并(bing)吊裝，再(zai)将其與(yu)工藝主(zhu)管線焊(han)接,焊接(jie)時應使(shi)傳感器(qi)、閥門及(ji)工藝主(zhu)管線處(chu)于同鉛(qian)垂面内(nei)📱。

4.3壓力補(bu)償
　　力影(ying)響定義(yi)爲過程(cheng)壓力偏(pian)離檢定(ding)/校準壓(ya)力而引(yin)🌈起🈲的傳(chuan)感器靈(ling)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(xian)象,這種(zhong)壓力效(xiao)應雖然(ran)影響量(liang)很㊙️小，但(dan)是當使(shi)用時過(guo)程壓力(li)與标定(ding)壓力相(xiang)差很大(da)時，對于(yu)高精度(du)質量流(liu)量計精(jing)度☀️的影(ying)響還是(shi)不容忽(hu)視的，尤(you)其是對(dui)于管徑(jing)大、測量(liang)管壁厚(hou)小的質(zhi)量流量(liang)🌈計🔴影響(xiang)更大。
　　日(ri)常工作(zuo)中的壓(ya)力補償(chang)方法有(you)流量系(xi)數标定(ding)法、靜态(tai)🔱壓力補(bu)💁償法和(he)動态壓(ya)力補償(chang)法。具體(ti)方法可(ke)以根據(ju)現場的(de)運行工(gong)作，參照(zhao)廠家的(de)說明書(shu)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(cai)用靜态(tai)壓力補(bu)償法。根(gen)據廠家(jia)提供的(de)流量計(ji)産品樣(yang)本,可以(yi)查閱到(dao)需要進(jin)行♌靜态(tai)壓力補(bu)🆚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(shou)抄器 或(huo)ProLinkI12.0軟件寫(xie)入流量(liang)計。
4.4避免(mian)雜質聚(ju)集
　　測量(liang)管内壁(bi)磨損腐(fu)蝕或沉(chen)積結垢(gou)會影響(xiang)測量精(jing)度,對于(yu)計🍉量介(jie)質爲氣(qi)體的質(zhi)量流量(liang)計應采(cai)用外🏃殼(ke)朝上水(shui)平安裝(zhuang)、傾斜45°或(huo)垂直安(an)裝傳感(gan)器3種方(fang)式❓，如圖(tu)2所💔示,避(bi)免冷凝(ning)液聚積(ji)在傳感(gan)器🌍振動(dong)管内。

4.5避免天(tian)然氣冰(bing)合物
　　在(zai)一定壓(ya)力、溫度(du)下，天然(ran)氣中的(de)某些成(cheng)分與水(shui)生🔴成一(yi)種外形(xing)像冰的(de)籠形化(hua)台物。氣(qi)體壓力(li)的波動(dong)、流速突(tu)變🏃産生(sheng)攪動😍會(hui)加💃🏻速水(shui)合物的(de)形成，氣(qi)體的相(xiang)對密度(du)越大生(sheng)成水合(he)物的溫(wen)度範圍(wei)越寬。科(ke)裏🐉奧利(li)質量流(liu)量計振(zhen)動管内(nei)徑細小(xiao)，在管路(lu)中屬于(yu)🈲節流元(yuan)件,對氣(qi)流有一(yi)定的擾(rao)動，乙烷(wan)氣體相(xiang)對密度(du)較天然(ran)大，在計(ji)量裝置(zhi)前後很(hen)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(jin)可能減(jian)少計量(liang)線路中(zhong)阻流件(jian)的設置(zhi),必要時(shi)需要對(dui)流量計(ji)進行保(bao)溫，避開(kai)水合物(wu)形成的(de)溫度😍及(ji)壓力範(fan)圍。
5結束(shu)語
　　乙烷(wan)交接計(ji)量目前(qian)尚無可(ke)以遵循(xun)的國家(jia)或行業(ye)标🔱準，SYT6659--2016《用(yong)科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(ji)測量天(tian)然氣流(liu)量》标準(zhun)中規定(ding)适用的(de)天🌈然氣(qi)相對密(mi)度範圍(wei)爲0.554~0.870，商品(pin)乙⛱️烷氣(qi)體的相(xiang)對密度(du)超出了(le)該範圍(wei)，被排除(chu)在标準(zhun)的适用(yong)範圍外(wai)。但是該(gai)标準在(zai)質量轉(zhuan)換體積(ji)量的計(ji)算方法(fa)并🏃‍♀️不涉(she)及壓縮(suo)🌈因子的(de)計算,從(cong)理論上(shang)講對氣(qi)體的真(zhen)實🌂相對(dui)密度不(bu)應該有(you)所限制(zhi)。如果将(jiang)該标準(zhun)=氣🌈體的(de)适用範(fan)圍擴大(da),乙烷交(jiao)接計量(liang)就有據(ju)可循了(le)。
　　乙烷氣(qi)體交接(jie)計量的(de)測量方(fang)法不應(ying)僅局限(xian)于質🚶量(liang)流量計(ji)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(fa)，對GB/T17747适用(yong)範圍進(jin)行補充(chong)，從而爲(wei)乙烷氣(qi)體交接(jie)計量器(qi)🏃🏻具選擇(ze)的多樣(yang)性提供(gong)技術支(zhi)撐。

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