摘(zhai)要:爲了(le)提高天(tian)然氣附(fù)加值,各(gè)油氣田(tián)紛紛采(cǎi)用深冷(leng)方式從(cóng)天然氣(qì)中分離(li)出乙烷(wán)氣體作(zuò)爲産品(pǐn)銷售。但(dàn)乙烷氣(qì)體的組(zu)分、密度(du)與常規(gui)的天然(rán)氣存在(zài)較大差(chà)異，緻🏃‍♂️使(shǐ)貿易交(jiāo)接計💃🏻量(liang)沒有可(ke)參照的(de)國家及(ji)行業标(biāo)準。爲了(le)提高乙(yi)烷氣體(tǐ)計量的(de)精度,應(yīng)選擇正(zhèng)确的測(cè)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(jì)算的精(jing)度對氣(qì)體體積(ji)測量精(jīng)度的影(ying)響程度(du)，最終推(tui)薦采用(yong)質量流(liú)星計進(jìn)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(shí)際使❌用(yòng)過程中(zhong)的經驗(yàn),對質量(liang)流量計(jì) 的檢定(dìng)、安裝和(he)使用等(deng)環節提(ti)出合理(lǐ)化建議(yi),以便💰爲(wei)更多天(tian)然氣附(fu)加産品(pǐn)的交接(jie)計量提(tí)供技術(shù)支撐。
　　乙(yi)烷與液(ye)化氣、穩(wen)定輕烴(ting)和穩定(dìng)凝析油(you)等原料(liào)相比，具(ju)有🏒乙🚩烯(xi)❗轉換率(lǜ),是優質(zhi)的乙烯(xi)原料。近(jìn)年來各(ge)🐉油田🚶公(gong)司通過(guo)對油氣(qì)田産出(chu)的天然(rán)氣進行(háng)增壓深(shen)冷将乙(yi)烷氣⚽體(tǐ)分離後(hòu)輸送到(dào)煉化企(qǐ)業，作爲(wèi)乙烯生(shēng)産的原(yuan)料,提高(gāo)☂️天然氣(qì)的附加(jiā)價值。作(zuò)爲交接(jie)産品的(de)管輸💃🏻乙(yi)烷氣體(ti)其組分(fèn)、密度與(yǔ)管輸天(tian)然氣存(cun)在較大(dà)差異。目(mu)前天然(ran)氣交接(jiē)計量過(guò)程中執(zhi)行國家(jiā)及行業(yè)标準🍓不(bú)适用于(yú)乙烷氣(qì)體，需要(yào)探讨适(shi)合乙烷(wan)氣體交(jiao)接計量(liàng)的測方(fang)法，以确(què)保乙烷(wán)氣體交(jiāo)接計量(liàng)🏃數據正(zhèng)确、公👣平(ping)、公正。
1常(chang)用天然(rán)氣标準(zhun)體積計(ji)算方法(fǎ)
　　目前國(guo)際上天(tian)然氣貿(mào)易交接(jiē)普遍采(cai)用超聲(sheng)、 渦輪流(liu)量計 、旋(xuán)進旋渦(wō)、孔闆等(deng)計量儀(yí)表。其中(zhong)超聲、渦(wō)輪、 旋進(jin)旋渦流(liu)量計等(děng)計 量儀(yi)表直接(jiē)測量均(jun)爲氣體(tǐ)的工況(kuàng)體積量(liàng)，然後通(tōng)🏃‍♀️過氣體(tǐ)♉方程公(gōng)式(1)對工(gōng)況體積(jī)量Vg進行(hang)補償計(jì)算，最終(zhong)換算爲(wèi)标準狀(zhuàng)态🥰下體(tǐ)積量V,進(jìn)行交接(jiē)11。

　　式中:Vn爲(wei)标準狀(zhuàng)态下的(de)體積，Nm3;pn爲(wèi)标準大(dà)氣壓力(lì)，0.101325Pa;T.爲标㊙️準(zhun)✨狀态下(xia)的絕對(dui)溫度(293.15),K;Z.爲(wèi)标準狀(zhuang)态下的(de)壓縮因(yin)子;Vg爲工(gōng)㊙️作狀🌐态(tai)下的體(tǐ)積，m3;pg爲工(gong)作狀态(tài)下的絕(jue)對壓力(lì)，Pa;Tg爲工作(zuò)狀态下(xia)的絕對(dui)溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介(jiè)質攝氏(shì)溫度,℃;Zg爲(wèi)工作狀(zhuàng)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(cè)量天然(rán)氣的質(zhì)量流量(liang)qm計算方(fāng)法如公(gōng)式(2)和公(gong)式(3)所示(shi):

　　式中:qm爲(wèi)天然氣(qì)的質量(liang)流量，kg;C爲(wèi)流出系(xi)數，與節(jie)流裝置(zhì)的幾何(hé)尺🈲寸和(hé)雷諾數(shù)相關;b爲(wèi)直徑比(bi)，孔闆開(kāi)孔直徑(jing)與上🌏遊(yóu)測量管(guan)内徑之(zhī)比;ε爲可(kě)膨脹系(xì)數,對于(yú)給定的(de)計量裝(zhuang)🤟置該值(zhí)取決于(yú)流體靜(jing)壓、孔闆(pǎn)前後差(chà)壓和等(děng)熵指數(shù);d爲孔闆(pan)開孔直(zhi)徑，m;△p爲孔(kǒng)闆前後(hou)斷面差(chà)壓，Pa,可以(yi)采用蹉(cuō)壓變送(sòng)器正确(què)測量;ρ1爲(wèi)介質工(gong)作狀态(tai)下的密(mi)度,kg/m3。由公(gong)式(3)計算(suàn)⭐得出:

　　式(shì)中:M爲于(yu)空氣的(de)摩爾質(zhì)量,值爲(wèi)289626kg/kmol;G爲天然(ran)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(xia)的壓縮(suo)💰因子，值(zhi)爲0.99963。
　　式(1)(2)(3)中(zhōng)ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shu)爲标準(zhun)大氣壓(yā)、絕對溫(wen)度、通用(yong)氣體常(chang)數❄️等常(chang)數或與(yu)流量計(jì)尺寸相(xiàng)關的常(chang)量，取值(zhí)确定，不(bu)影響計(jì)量值的(de)精🔅度。而(er)Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(biàn)量,其測(cè)量的精(jīng)度直接(jiē)影響計(jì)量值的(de)精度。GB18603《天(tian)然氣計(jì)量🏃系統(tǒng)技術要(yào)求》附錄(lu)A對以上(shang)變量的(de)精度提(ti)出明确(que)的要求(qiú)[3),具體要(yào)求見表(biǎo)1。
　　表中溫(wēn)度、勵、工(gōng)作條件(jiàn)下的體(tǐ)積流量(liàng)均爲直(zhí)接測量(liang)參🌐數,并(bing)且可以(yǐ)通過選(xuǎn)用高精(jing)度的測(cè)量儀表(biǎo)降🐕低測(cè)量誤差(chà)。而氣體(ti)的壓縮(suo)因子是(shi)一個非(fei)直接測(cè)量量，其(qi)大小與(yu)氣體的(de)⭐組分、高(gāo)位發熱(rè)量、相對(dui)密度、壓(ya)力和溫(wen)度等狀(zhuàng)态🥵參數(shu)相關。
2壓(yā)縮因子(zǐ)對氣體(tǐ)标準體(tǐ)積計算(suàn)的影響(xiang)
　　目前國(guó)際上推(tuī)薦采用(yòng)AGA892DC和SGERG-88方程(chéng)計算工(gōng)作狀态(tai)下天💞然(rán)🈲氣壓🍓縮(suō)因子。我(wǒ)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(yòng)以上兩(liǎng)種不同(tong)方法計(jì)算天然(rán)氣壓縮(suō)因子。國(guo)際上多(duō)數流量(liàng)👨‍❤️‍👨計生産(chan)😘廠家在(zài)🌂流量計(jì)算機中(zhōng)置入以(yi)上兩種(zhong)壓縮因(yīn)子計❤️算(suàn)軟件。但(dàn)🔆是兩種(zhǒng)壓🐉縮因(yīn)子計算(suàn)🙇🏻方法對(duì)管輸☁️天(tian)然氣的(de)組成範(fàn)圍有所(suo)👅限制，當(dāng)天然氣(qì)中乙烷(wan)含量超(chāo)出20%後,計(jì)算的壓(yā)☎️縮因子(zǐ)不确定(dìng)度20.5%。通常(chang)管輸乙(yǐ)烷氣體(tǐ)中乙烷(wán)含量≥95%,遠(yuan)遠超出(chū)AGA8-92DC和SGERG-88方程(cheng)的适用(yong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼範圍。壓(yā)縮因子(zǐ)計算的(de)不确定(ding)度難以(yi)估算,直(zhí)接影響(xiang)交接計(ji)量的不(bú)确定度(dù)。
3質量流(liú)量計工(gong)作原理(lǐ)
　　由于乙(yi)烷氣體(ti)壓縮因(yin)子計算(suan)的不确(que)定度難(nán)以估計(jì)🌈，因此在(zài)🏃🏻流🍉量計(ji)選型過(guo)程中應(yīng)該避開(kai)壓縮因(yīn)子計算(suan)過程，建(jian)議選擇(zé)科裏奧(ào)利質量(liang)流量計(jì)計量乙(yǐ)烷氣體(ti)。
　　科裏奧(ào)利質量(liàng)流星計(ji)(簡稱科(ke)氏力流(liú)星計)是(shi)一種利(li)用流體(ti)在振動(dong)管中流(liú)動而産(chan)生與質(zhì)量流量(liàng)成👅正比(bi)的科裏(lǐ)奧利力(lì)🔞的原理(lǐ)來直接(jie)測量質(zhi)量流量(liang)的儀表(biǎo)♈。流量計(jì)由振動(dòng)管、電磁(cí)驅動器(qì)和檢測(cè)器組成(chéng)。振動管(guan)🍉(測量管(guan)道🐆)是敏(min)感器件(jiàn),有U形、0形(xíng)、環形、直(zhí)管形及(jí)螺旋形(xing)等幾種(zhǒng)形狀♊,振(zhèn)動管有(you)單管、雙(shuāng)管和多(duō)☔管等形(xíng)式，但基(jī)本原理(li)相同。
　　U形(xíng)管式科(ke)氏力流(liu)量計的(de)測量原(yuán)理如圖(tu)1所示。U形(xíng)管的兩(liǎng)個開口(kou)端固定(ding)，流體由(you)此流入(rù)和流出(chū)。U形管頂(dǐng)端裝㊙️有(you)電磁驅(qū)⛹🏻‍♀️動器，用(yòng)于驅動(dòng)U形管沿(yán)垂直于(yu)U形管所(suo)在平面(miàn)的方向(xiàng)以0-0爲軸(zhou)按固有(yǒu)頻率🤟振(zhen)動。U形管(guǎn)的💃🏻振動(dòng)迫使管(guan)中流體(tǐ)在沿管(guǎn)道🌈流動(dong)的同時(shí)又随管(guǎn)道作垂(chuí)直運動(dong)，此時流(liú)體将受(shou)到科氏(shì)力的作(zuò)用，同時(shi)流體以(yǐ)反🐉作用(yòng)力作用(yòng)于U形管(guǎn)。流體在(zai)U形管兩(liang)側的流(liú)動方向(xiàng)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(xiàng)相反，從(cong)而使U形(xíng)管受到(dào)一個力(li)矩的作(zuò)用，使得(dé)振動管(guǎn)繞R-R軸🔞産(chǎn)生扭轉(zhuan)變形，該(gāi)變形量(liang)的💋大小(xiao)與通過(guo)流量計(jì)的質量(liang)流量具(jù)有确定(dìng)的關系(xi)🍓。檢測器(qi)測得這(zhe)個變彩(cǎi)量，即可(ke)測得管(guǎn)内介質(zhi)的質量(liang)流量。

　　科裏(li)奧利流(liu)量計可(kě)以将被(bei)檢測的(de)流體質(zhi)量流量(liàng)🤟直接體(tǐ)現🌐出來(lai),質量作(zuò)爲物質(zhi)本身的(de)屬性其(qi)大小💃不(bu)随溫度(du)、力等參(cān)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(cǐ)外可以(yǐ)正确測(ce)量氣體(ti)組分，采(cai)用🌍GB/T11062-2014《天然(rán)氣發熱(rè)量、密度(dù)、相對密(mi)度和沃(wò)泊指數(shu)的計算(suan)方法》正(zhèng)确計算(suàn)乙烷氣(qì)體标準(zhǔn)狀況下(xia)的密度(du)，進而得(de)♉到氣體(tǐ)标準狀(zhuàng)況下的(de)體積流(liu)量，甚至(zhi)熱:值流(liu)量。
4存在(zài)的問題(tí)及建議(yì)
4.1檢定問(wen)題
　　由于(yu)氣體實(shí)流檢定(ding)成本高(gāo)，送檢周(zhou)期長，因(yin)此質量(liàng)流💛量計(jì)🙇‍♀️的用戶(hù)通常選(xuǎn)擇采用(yòng)液體(水(shui))對流量(liang)計進行(hang)檢定/校(xiao)準。針對(dui)液體檢(jiǎn)🔞定的數(shù)據是否(fou)能夠真(zhen)實♻️反映(yìng)氣體介(jie)質運行(hang)工況下(xia)
的計量(liàng)性能，在(zai)設備投(tóu)用前分(fèn)别采用(yòng)水和天(tian)然氣兩(liǎng)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(shù)據如表(biao)2所示。
由(yóu)表2可知(zhī):
(1)同-台質(zhi)量流量(liàng)計用于(yu)液體計(jì)量的精(jīng)度要高(gao)于氣體(ti)計量的(de)🏃精度。主(zhu)要原因(yīn)是氣體(ti)的密度(du)要遠低(di)于💁液體(tǐ)密度，因(yīn)此計量(liang)氣體時(shi)，瞬時流(liu)量通常(cháng)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(zuì)佳運行(hang)範圍。
(2)循(xún)環水标(biao)定的數(shu)據如不(bú)超出流(liu)量計的(de)精度等(děng)級😘的要(yao)求，氣體(ti)校準的(de)數據也(yě)能保持(chí)在測量(liàng)氣體規(gui)定的👨‍❤️‍👨精(jing)度等級(ji)範圍内(nei)。建議計(jì)量乙烷(wan)氣體的(de)質量流(liu)量計在(zài)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(háng)檢定/校(xiào)準，但檢(jian)定和校(xiào)準的流(liu)量點應(yīng)接近實(shi)際運☎️行(háng)工況下(xia)的質量(liang)流量，并(bìng)按照液(yè)體計量(liàng)精度等(deng)級的要(yào)求進行(háng)評價[81。
4.2消(xiāo)除安裝(zhuang)應力
　　由(yóu)于管道(dào)伸縮變(biàn)形會造(zào)成應力(lì)，使得傳(chuan)感器零(líng)點發生(sheng)變化，影(ying)響測量(liàng)精度。因(yīn)此質量(liàng)流量計(ji)在安裝(zhuang)過程☀️應(yīng)注🐆意以(yǐ)✌️下幾點(diǎn):.
(1)傳感器(qi)的安裝(zhuāng)位置避(bi)開由于(yú)溫度變(biàn)化可能(neng)弓|起伸(shen)縮和變(biàn)形較大(da)的工藝(yì)管段。
(2)傳(chuan)感器安(an)裝法蘭(lan)必須與(yǔ)管道法(fǎ)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(zhèng)與傳感(gǎn)器上遊(yóu)、下遊鏈(lian)接的管(guan)道有穩(wen)固支撐(chēng)物，支✔️撐(chēng)杆🔅應以(yǐ)傳感器(qi)爲中心(xin)對稱分(fèn)布，支撐(cheng)杆與基(ji)礎牢固(gu)連接。傳(chuán)感器安(ān)裝位置(zhì)附近管(guan)道線上(shàng)的閥]或(huo)泵都需(xu)要有其(qí)♻️
自己的(de)支撐物(wù)，不與傳(chuan)感器共(gong)用同一(yi)支撐物(wù)。
(4)爲消除(chú)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(gǎn)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(jiē)時應使(shi)傳感器(qì)、閥門及(jí)工藝主(zhǔ)管線處(chu)于同鉛(qian)❌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(piān)離檢定(dìng)/校準壓(yā)力而引(yin)起的傳(chuán)感器✉️靈(líng)敏度的(de)變化101。流(liú)體過程(cheng)壓力增(zeng)大會使(shi)測量振(zhen)動管呈(chéng)繃緊現(xiàn)✍️象,這種(zhǒng)壓力效(xiao)應雖然(rán)影響量(liang)很小，但(dan)是當使(shi)用時過(guo)程壓力(lì)與🛀🏻标定(ding)壓力相(xiàng)差很大(dà)時，對于(yú)高精度(du)質量流(liu)🛀🏻量計精(jīng)度的影(yǐng)響還是(shì)不容忽(hū)視的，尤(you)其是對(duì)于管徑(jing)大、測量(liàng)管壁厚(hou)小㊙️的質(zhì)量流量(liang)計影響(xiǎng)更大。
　　日(rì)常工作(zuo)中的壓(ya)力補償(chang)方法有(yǒu)流量系(xì)數标定(ding)法、靜态(tài)壓力補(bu)🈚償法和(he)動态壓(ya)力補償(cháng)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(bǔ)償。對于(yu)運行壓(yā)力相對(dui)穩定💋的(de)計量㊙️工(gōng)藝，可采(cai)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(yǐ)查閱到(dao)需要進(jin)行🈚靜态(tài)壓力補(bu)償的流(liu)量計型(xíng)号，并粗(cū)分别找(zhao)出壓力(li)對流量(liàng)和密度(du)影響的(de)系數,然(ran)後用H
HART手(shǒu)抄器 或(huo)ProLinkI12.0軟件寫(xiě)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(xiǎng)測量精(jing)度,對于(yu)計量介(jiè)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(huò)垂直安(ān)裝傳感(gan)器3種方(fāng)式♌，如圖(tú)2所示,避(bì)免冷凝(ning)液❗聚積(ji)在傳感(gǎn)器振動(dong)管内。

4.5避免天(tian)然氣冰(bīng)合物
　　在(zài)一定壓(yā)力、溫度(dù)下，天然(rán)氣中的(de)某些成(chéng)分與水(shui)生成一(yī)種外形(xing)像冰的(de)籠形化(huà)台物。氣(qi)體壓力(lì)的波動(dong)、流速🌂突(tū)變産生(sheng)攪動會(huì)加速水(shuǐ)合物的(de)形成，氣(qi)體的相(xiang)對密度(du)越大⛷️生(shēng)成水合(he)物的溫(wen)度範圍(wei)越寬。科(kē)裏奧利(li)質量流(liu)量計振(zhèn)動管内(nèi)徑細小(xiǎo)，在管路(lu)中屬于(yu)節流元(yuán)件,對氣(qì)流有一(yi)定的擾(rǎo)動，乙烷(wán)氣體相(xiang)對密度(du)較天然(rán)大，在計(ji)量裝置(zhì)前後🥰很(hen)容易形(xíng)成水合(hé)物阻塞(sai)管路。因(yīn)此在設(shè)計過程(chéng)中應盡(jìn)可能減(jian)少計量(liang)線路中(zhong)阻流件(jiàn)的設置(zhi),必要時(shi)需要對(duì)流量計(jì)進行保(bǎo)溫，避開(kāi)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(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(yòng)科裏奧(ao)利質量(liang)流量計(jì)測量天(tian)然氣流(liú)量》标準(zhǔn)中規定(dìng)适用的(de)天然氣(qì)🛀相對密(mì)度範圍(wei)爲0.554~0.870，商品(pin)乙烷氣(qì)體的相(xiàng)對密度(dù)超出了(le)該♋範圍(wéi)，被排除(chu)在标準(zhǔn)🐉的适用(yòng)範👉圍外(wài)。但是該(gai)标準在(zài)質量轉(zhuan)換體積(jī)量的🈚計(ji)算方法(fǎ)并不涉(she)及壓縮(suō)因子的(de)計算,從(cóng)理論上(shang)講✂️對氣(qì)體的真(zhēn)實相對(dui)密度不(bu)應該有(yǒu)所限制(zhì)。如果将(jiang)🈲該标準(zhǔn)=氣體的(de)适用範(fan)圍擴大(da),乙烷交(jiao)接計量(liang)就有據(jù)可循了(le)。
　　乙烷氣(qi)體交接(jiē)計量的(de)測量方(fang)法不應(ying)僅局限(xiàn)于質量(liang)♈流量計(jì)的測量(liang)方法，可(kě)以進一(yi)步探索(suǒ)乙烷t氣(qì)體壓縮(suo)因子☀️計(jì)算方法(fǎ)，對GB/T17747适用(yòng)範圍進(jin)行補充(chong)，從而爲(wèi)乙烷氣(qì)體交接(jiē)計量器(qì)💘具選擇(zé)的多樣(yang)性提供(gòng)技術支(zhi)撐。

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