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)準确度造(zao)成較大影(ying)響。爲此，有(you)必要結合(he)實🤟地情況(kuang)采取必要(yao)的計量修(xiu)正措🙇‍♀️ 施，确(que)保渦輪流(liu)量計計量(liang)精度，爲公(gong)平交易奠(dian)定堅實的(de)🔞基礎。
　　山西(xi)省A分輸站(zhan)（上遊供氣(qi)公司）自2011年(nian)開始向B分(fen)輸站㊙️（下遊(you)用氣公🔞司(si)）供氣以來(lai)，供氣長期(qi)受正供銷(xiao)差困擾，始(shi)終未😍得以(yi)☂️徹底♊解決(jue)（A分輸 站至(zhi)B分輸站長(zhang)輸管線長(zhang)度約爲2km）。爲(wei)此，以A分輸(shu)站長期貿(mao)易計量交(jiao)接的渦輪(lun)流量計爲(wei)對象進行(hang)研究。該渦(wo)輪流量計(ji)距離☎️上遊(you)非常近⭐壓(ya)縮站僅7km，且(qie)地 形地勢(shi)特征高差(cha)較大，在全(quan)省非常規(gui)🥵天然氣上(shang)下遊計量(liang)交接中具(ju)有代表性(xing)。綜合各種(zhong)影🛀🏻響因素(su)的分析可(ke)知，氣體組(zu)分和脈動(dong)流對計量(liang)的精度有(you)較大影響(xiang)。本文通過(guo)實 際數據(ju)對比、AGA8-92DC方法(fa)和脈動流(liu)定性影響(xiang)分析對計(ji)量偏差進(jin)行研究，是(shi)山西省非(fei)常規天然(ran)氣公平貿(mao)易的一項(xiang)非常有意(yi)義的課題(ti)。
1渦輪流量(liang)計計量和(he)換算原理(li)
1.1計量原理(li)
　　流體通過(guo)渦輪流量(liang)計時，流速(su)被轉換爲(wei)渦輪的轉(zhuan)🥰速，轉速🌈再(zai)被轉換成(cheng)與流量成(cheng)正比的電(dian)信号，非常(chang)❤️後在計數(shu)器上進行(hang)顯示和累(lei)計。目前，絕(jue)大多數渦(wo)輪 流量計(ji)都爲一體(ti)化智能流(liu)量計，除上(shang)述機械計(ji)量部分外(wai)，還包括1台(tai)💰體積計算(suan)儀，依據實(shi)🏃測工況流(liu)量、取壓口(kou)實測壓力(li)、測溫口實(shi)測溫度及(ji)内部設定(ding)的一些固(gu)定參數 進(jin)行計算，将(jiang)工況體積(ji)轉換爲可(ke)貿易交接(jie)的天然氣(qi)體積🔅，其原(yuan)理如圖1所(suo)示。

1.2換算原理(li)
1.2.1工作條件(jian)下的體積(ji)流量計算(suan)實用公式(shi)
　　工作條件(jian)下的體積(ji)流量計算(suan)實用公式(shi)如式(1)所示(shi)：

　　式(1)中，qf爲工(gong)作條件下(xia)的體積流(liu)量，m3/s；f爲輸出(chu)工作頻率(lü)🚩，Hz，由👌頻率計(ji)采集；k爲系(xi)數，m-3，可按流(liu)量計銘牌(pai)給定值。

1.2.2标(biao)準參比條(tiao)件下的體(ti)積流量換(huan)算實用公(gong)式
　　标準參(can)比條件下(xia)的體積流(liu)量換算實(shi)用公式如(ru)式(2)所🌈示：

　　式(shi)(2)中，qn爲标準(zhun)參比條件(jian)下的體積(ji)流量，m3/s；pf爲工(gong)作條件下(xia)✨的📞絕對靜(jing)壓力，MPa；pn爲标(biao)準參比條(tiao)件下的絕(jue)對靜壓力(li)， MPa；Tn爲标準參(can)比條件下(xia)的熱力學(xue)溫度，K；Tf爲工(gong)作條件下(xia)的氣🌍體絕(jue)對溫度，K；Zn爲(wei)标準參比(bi)條件💘下的(de)氣體壓縮(suo)因子；Zf爲工(gong)作條件下(xia)的氣體壓(ya)縮 因子。
　　工(gong)作條件下(xia)的壓力和(he)溫度的準(zhun)确度取決(jue)于測量儀(yi)表。标準參(can)比條件下(xia)的絕對靜(jing)壓力爲101.325kPa，熱(re)力學溫🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度(du)爲293.15K。輸出工(gong)作 頻率由(you)頻🐆率計采(cai)集得到。在(zai)不考慮測(ce)量儀表測(ce)量誤差的(de)基礎上，研(yan)究範圍可(ke)進一步縮(suo)小，可主要(yao)從天然氣(qi)組分對🌈計(ji)量的影🔆響(xiang)和脈動🈚流(liu)對計量的(de)影響兩方(fang)面進行研(yan)究 [1]。
2天然氣(qi)組分對計(ji)量的影響(xiang)
2.1條件設定(ding)
　　非常規天(tian)然氣與天(tian)然氣相同(tong)，也是一種(zhong)混合物，主(zhu)要成分是(shi)烷🐅烴，絕大(da)多數是CH4，也(ye)含有少量(liang)非烴類氣(qi)體，其組分(fen)在各采氣(qi)區各不相(xiang)同，但作爲(wei)影 響氣體(ti)壓縮因子(zi)的因素之(zhi)一，目前在(zai)山西省的(de)計量交接(jie)點處很少(shao)進行在線(xian)分析，一般(ban)是在體積(ji)計算儀中(zhong)輸入默認(ren)組分比例(li)作爲換算(suan)的依據㊙️（設(she)計組分）。
　　氣(qi)體壓縮因(yin)子Zn在标準(zhun)參比條件(jian)下受介質(zhi)組分變化(hua)影響極小(xiao)🚶‍♀️（近似于1），但(dan)在高壓輸(shu)氣條件下(xia)，工作條件(jian)下的氣體(ti)壓🔞縮因子(zi)Zf受組分影(ying)響會發生(sheng) 較大變化(hua)。山西省非(fei)常規天然(ran)氣的組分(fen)與典型的(de)天然氣組(zu)分（設計組(zu)分）相比有(you)較大變化(hua)，在高壓輸(shu)送計量👈中(zhong)，氣體壓縮(suo)因子的變(bian)化♉對計量(liang)準确度的(de)影響已超(chao)出了其 本(ben)身☔的計量(liang)精度，其影(ying)響不可忽(hu)略🤟。A分輸站(zhan)2025年11月27日🌐11:06的(de)運行✏️參數(shu)如表1所示(shi)。

2.2組分數據(ju)
　　設計組分(fen)選取典型(xing)天然氣組(zu)分，如表2所(suo)示。非常規(gui)🔴天🈲然氣🎯實(shi)際組分以(yi)A分輸站曆(li)年實際氣(qi)質檢測報(bao)告結果爲(wei)依據，如表(biao)3所示。
2.3理論(lun)分析組分(fen)對氣體壓(ya)縮因子的(de)影響
　　壓縮(suo)因子的求(qiu)得方式有(you)很多種，包(bao)括儀器、理(li)論計㊙️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)度高，因此(ci)選用🛀🏻AGA8-92DC法并(bing)通過☂️VisualBasic編寫(xie)程序進行(hang)計算✔️。


　　依據(ju)表2典型天(tian)然氣組分(fen)和實際運(yun)行參數計(ji)算Zn/Zf，計算結(jie)果爲1.0864，輸入(ru)及輸出結(jie)果如圖2所(suo)示。

　　依據表(biao)3非常規天(tian)然氣實際(ji)組分和實(shi)際運行參(can)數計算🧡Zn/Zf，計(ji)算🈲結果如(ru)表4所示。

　　通(tong)過對比分(fen)析，采用設(she)計組分計(ji)算時氣體(ti)壓縮因子(zi)比值爲1.0864，而(er)♌采用實際(ji)組分計算(suan)時爲1.0613，偏差(cha)爲2.365%。由此可(ke)知，不調整(zheng)設計組分(fen)會導緻正(zheng)2.365%的供銷差(cha)。
2.4實際供銷(xiao)差數據
2011—2019年(nian)實際供銷(xiao)差如表5所(suo)示。

2.5天然氣(qi)組分對計(ji)量結果的(de)影響
　　将理(li)論計算與(yu)實際供銷(xiao)差數據進(jin)行對比，結(jie)果相近☎️，由(you)此可知在(zai)假設條件(jian)和不考慮(lü)其他影響(xiang)因素時，受(shou)非常規天(tian)然氣組分(fen)🏃‍♂️的影響，計(ji)量值偏大(da)，正偏差 值(zhi)約🤟爲2.28%，對下(xia)遊接氣單(dan)位不利，給(gei)下遊單位(wei)的供銷差(cha)管理造成(cheng)不利後果(guo)。
3脈動流對(dui)計量的影(ying)響
　　脈動流(liu)的成因有(you)很多，如在(zai)緊鄰增壓(ya)機出口處(chu)、控🌈制閥頻(pin)繁操作時(shi)、管線振蕩(dang)時和管線(xian)中有漩渦(wo)等，有時壓(ya)力和溫度(du)探測器産(chan)生的渦街(jie)也會形成(cheng)脈動流。其(qi)特性是💁介(jie)質流動不(bu)穩定，但周(zhou)期性變化(hua)，流體在加(jia)速或減速(su)過程中會(hui)影響葉輪(lun)旋💋轉速，但(dan)葉輪旋轉(zhuan)相對🛀滞後(hou)，通俗可理(li)解爲“慣性(xing)”，由此對流(liu)量計的準(zhun)确計⭐量💜造(zao)成一定的(de)影♉響。
3.1流量(liang)測量
　　現階(jie)段，脈動流(liu)的直接測(ce)量還存在(zai)很大困難(nan)，但可通🛀🏻過(guo)誤差方⛹🏻‍♀️程(cheng)分析、實驗(yan)室試驗和(he)專業的脈(mo)動流量誤(wu)差檢測設(she)備檢📱測分(fen)析某一特(te)定脈動流(liu)的測🛀🏻量誤(wu) 差。前兩種(zhong)方法基于(yu)脈動流的(de)振幅和頻(pin)率的可測(ce)量性🔞，振幅(fu)和頻率的(de)測量可通(tong)過激光多(duo)普勒🍉技術(shu)、熱線風速(su)儀法等。專(zhuan)業的脈動(dong)流量誤差(cha)檢測設備(bei)已有設備(bei)制造廠家(jia) 在生産。
3.1.1誤(wu)差方程分(fen)析
　　通過對(dui)機翼理論(lun)的研究，可(ke)列出涉及(ji)慣量、夾角(jiao)、葉輪半徑(jing)、角速🚶‍♀️度等(deng)參數的誤(wu)差運動方(fang)程，通過編(bian)程可求得(de)針對某一(yi)特定渦輪(lun)流量計的(de)不同振幅(fu)和頻 率脈(mo)動流的測(ce)量誤差[3]。依(yi)據❗動量守(shou)恒定律，可(ke)列出包含(han)流速、切線(xian)速👉度等參(can)數的非線(xian)性微分方(fang)程，通過計(ji)算和分析(xi)可理論❤️推(tui)導測量誤(wu)差[4]。
3.1.2實驗室(shi)試驗
　　現場(chang)實測脈動(dong)流的特性(xing)，采用已知(zhi)标準體積(ji)壓縮空氣(qi)，在實驗室(shi)模拟脈動(dong)流，将測量(liang)值與标準(zhun)體積進行(hang)🔞對比💜，分析(xi)測量誤差(cha)。
3.1.3誤差檢測(ce)設備檢測(ce)
　　一種燃氣(qi)脈動流誤(wu)差檢測設(she)備，可較正(zheng)确地測得(de)⛱️脈動誤差(cha)值，但暫未(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)離上遊非(fei)常近的壓(ya)縮站（往複(fu)式壓縮🏒機(ji)增壓）不到(dao)7km，且該分輸(shu)站工藝布(bu)置緊湊💔。據(ju)實🈲地測量(liang)，流量計💜上(shang)遊直管段(duan)長度約爲(wei) 6Dn（Dn爲渦輪👄流(liu)量計🔞口徑(jing)，mm），下遊直管(guan)段長度約(yue)爲4Dn。此❌外，7km管(guan)道沿線地(di)勢高低不(bu)平，加之煤(mei)層氣氣㊙️質(zhi)水含量較(jiao)大，導緻♉在(zai)低窪處極(ji)易形成 積(ji)液，積液也(ye)會造成脈(mo)動流。2014年㊙️8—10月(yue)期間，下遊(you)公司發現(xian)正供銷差(cha)持續增大(da)時，對A分輸(shu)站和B分輸(shu)站的渦輪(lun)流量計進(jin)行了标定(ding)，但标定💋結(jie)果均爲合(he) 格。随後下(xia)遊公司在(zai)2014年11月5—7日對(dui)A至B分輸站(zhan)段管線進(jin)行了清管(guan)🌍作業，共清(qing)出污水雜(za)質🔞約23t，清管(guan)完成後正(zheng)供銷差明(ming)顯減小。清(qing)管前後實(shi)際供 銷差(cha)數據如表(biao)6所示。

　　除此(ci)之外，通過(guo)日常運行(hang)監測，供氣(qi)瞬時流量(liang)每次🧡顯示(shi)數據都在(zai)變化，且在(zai)一定時間(jian)内在1個值(zhi)上下頻繁(fan)波動（波動(dong)幅度約爲(wei)±20%）。綜合上述(shu)情 況，該輸(shu)氣管♈道存(cun)在脈動流(liu)的可能性(xing)很大。脈動(dong)流會造成(cheng)正供銷差(cha)影響，對下(xia)遊接氣單(dan)位不👈利，因(yin)此有必要(yao)對脈✔️動流(liu)的影響進(jin)行修正。
4結(jie)語
　　目前，山(shan)西省絕大(da)多數分輸(shu)站未安裝(zhuang)在線色譜(pu)儀🍉，且直接(jie)測♻️量脈動(dong)流流量的(de)計量表還(hai)未被廣泛(fan)應用于實(shi)際生産中(zhong)。探究表明(ming)，山西省非(fei)常規天然(ran)氣的組 分(fen)💞和脈動流(liu)輸氣均會(hui)使🧑🏾‍🤝‍🧑🏼渦輪流(liu)量計産生(sheng)無⭕法通過(guo)定期檢定(ding)來消除的(de)正向系統(tong)誤差。因此(ci)，爲🌈确保作(zuo)爲上下遊(you)貿易交📱接(jie)依據的計(ji)量表測量(liang)的精度，保(bao)證公平㊙️交(jiao)易，可通 過(guo)誤差分析(xi)修正、組分(fen)修正、優化(hua)工藝等方(fang)式對現渦(wo)輪流量直(zhi)接測量結(jie)果☂️進行修(xiu)正。
a)天然氣(qi)組分影響(xiang)的修正建(jian)議。結合實(shi)際工況條(tiao)件，合理調(diao)☁️整渦輪流(liu)量計的壓(ya)縮因子和(he)天然氣組(zu)分；當精度(du)要🐆求較🌈高(gao)時🌈，采取🧑🏾‍🤝‍🧑🏼安(an)裝在線分(fen)析儀的方(fang)式實時更(geng)新流量計(ji)參數✨。
b)脈動(dong)流影響的(de)修正建議(yi)。通過工藝(yi)優化、改造(zao)，使流體通(tong)😍過流量計(ji)時基本穩(wen)定；選定合(he)适的流量(liang)計型⛱️号；實(shi)測脈動流(liu)特性，理論(lun)計算或實(shi)驗室試驗(yan)分析測量(liang)誤差，與結(jie)算方進行(hang)誤差修正(zheng)；采用誤差(cha)測量設備(bei)對測🔞量誤(wu)差進行測(ce)量和修正(zheng)，并以此作(zuo)爲結算依(yi)據。

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