随着國内(nei)天然氣市(shì)場需求不(bu)斷增加，天(tiān)然氣對外(wài)依存度持(chi)👣續✏️走高，對(dui)國内天然(rán)氣的自采(cai)量增幅提(ti)出了更高(gāo)的要求。山(shān)♋西的非常(cháng)規天然氣(qi)資源總量(liang)約占全 國(guo)的1/3，煤層氣(qi)資源豐富(fu)，2020年全省煤(méi)層氣開采(cǎi)🤟量達到1×1010m3/a，在(zài)2025年将達到(dao)2×1010m3/a。渦輪流量(liang)計 由流體(tǐ)推動葉輪(lún) 旋轉，從而(ér)産生與流(liu)量成正比(bi)的電脈沖(chòng)信号，具有(you)精度高、重(zhong)複性好、測(cè)量範圍廣(guǎng)等諸多優(yōu)點。在天然(ran)氣計量的(de)應用中，被(bei)測介質的(de)黏度、密度(dù)、髒污程度(du)、管道安 裝(zhuāng)結構、脈動(dòng)流和組分(fèn)等在不同(tong)的場所各(gè)不相同，綜(zong)合各種影(yǐng)響因素後(hou)對😘渦輪流(liú)量計🌈的計(ji)量準确度(du)造成較大(da)影響。爲此(ci)，有必要結(jié)合實地情(qíng)況采取必(bì)要的計量(liàng)修正措 施(shī)，确保渦輪(lun)流量計計(jì)👌量精度，爲(wèi)公平交易(yi)奠定堅實(shí)的基礎。
　　山(shān)西省A分輸(shu)站（上遊供(gong)氣公司）自(zì)2011年開始向(xiang)B分輸站（下(xia)遊用氣公(gōng)司）供氣以(yǐ)來，供氣長(zhǎng)期受正供(gòng)銷差困擾(rao)，始終未得(de)以徹底解(jie)決（A分輸 站(zhan)至B分輸站(zhàn)長輸管線(xian)長度🌍約爲(wei)2km）。爲此，以A分(fèn)輸站長期(qī)貿易計量(liang)交接的渦(wō)輪流量計(ji)爲對象進(jin)行研究。該(gāi)渦輪流量(liàng)計距離上(shàng)遊非常近(jìn)壓縮站僅(jǐn)7km，且地 形地(dì)勢特🙇🏻征高(gao)差較大♻️，在(zai)全省非常(cháng)規天然氣(qì)上下遊計(ji)量交接中(zhōng)具有代表(biao)性。綜合各(ge)種影響因(yīn)素💔的分析(xī)可知，氣體(tǐ)組分和脈(mo)動流對計(ji)量的精🐪度(dù)有較大影(ying)響。本文通(tong)過實 際❓數(shù)據對比、AGA8-92DC方(fāng)法和脈動(dòng)☔流定性影(yǐng)響分析對(duì)計量偏差(cha)進行研究(jiū)，是山西省(sheng)非常規天(tian)然氣公平(píng)貿易的一(yī)項非常有(you)💛意義的課(ke)題。
1渦輪流(liú)量計計量(liang)和換算原(yuán)理
1.1計量原(yuán)理
　　流體通(tong)過渦輪流(liu)量計時，流(liu)速被轉換(huan)爲渦輪的(de)轉速，轉⛹🏻‍♀️速(sù)再被轉換(huàn)成與流量(liàng)成正比的(de)電信号，非(fēi)常後在計(jì)數器上進(jin)行顯示和(hé)累計。目前(qián)，絕大多數(shu)渦輪 流量(liàng)計都爲一(yī)體化智能(neng)流量計，除(chú)上述機械(xie)計量部分(fen)外✨，還包括(kuò)1台🤞體積計(jì)算儀，依據(ju)實測工況(kuàng)流量、取壓(ya)口實🥵測壓(ya)力、測溫口(kou)實測溫度(dù)及内部設(shè)定的一些(xie)固定參數(shù) 進行計算(suan)，将工況體(tǐ)積轉換爲(wei)可貿易交(jiao)接的天然(ran)氣體積，其(qi)原理如圖(tú)1所示。

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

　　式(1)中，qf爲(wei)工作條件(jiàn)下的體積(jī)流量，m3/s；f爲輸(shu)出工作頻(pín)率🈲，Hz，由🏃🏻‍♂️頻率(lü)計采集；k爲(wèi)系數，m-3，可按(an)流量計銘(ming)牌給定值(zhi)。

1.2.2标準參比(bǐ)條件下的(de)體積流量(liang)換算實用(yong)公式
　　标準(zhun)參比條件(jiàn)下的體積(jī)流量換算(suan)實用公式(shì)如式(2)所示(shi)：

　　式(2)中，qn爲标(biāo)準參比條(tiao)件下的體(ti)積流量，m3/s；pf爲(wèi)工作條件(jiàn)下的👌絕對(dui)靜壓力，MPa；pn爲(wèi)标準參比(bǐ)條件下的(de)絕對靜壓(yā)力， MPa；Tn爲标準(zhun)參比條件(jian)下的熱力(lì)學溫度，K；Tf爲(wei)工作條件(jian)🌈下的氣體(ti)絕對溫度(dù)，K；Zn爲标準參(can)🐆比條件下(xia)的氣體壓(ya)縮因子；Zf爲(wei)🔅工作條件(jiàn)下的氣體(ti)壓縮 因子(zǐ)。
　　工作條件(jian)下的壓力(li)和溫度的(de)準确度取(qu)決于測量(liang)儀表。标準(zhun)👈參👣比條件(jiàn)下的絕對(duì)靜壓力爲(wèi)101.325kPa，熱力學溫(wēn)度爲📞293.15K。輸出(chū)工作 頻率(lü)💔由頻率計(jì)采集得到(dào)。在不考慮(lǜ)測量儀表(biǎo)測量誤差(cha)的⚽基礎上(shang)，研究範🔴圍(wei)可進一步(bu)縮小，可主(zhǔ)要從天然(ran)氣組分對(duì)㊙️計量的影(yǐng)響和脈動(dong)🍓流對計量(liàng)的影響兩(liǎng)方面進行(hang)研究 [1]。
2天然(rán)氣組分對(duì)計量的影(ying)響
2.1條件設(shè)定
　　非常規(guī)天然氣與(yu)天然氣相(xiàng)同，也是一(yī)種混合物(wù)，主要成💜分(fen)是烷烴，絕(jue)大多數是(shi)CH4，也含有少(shao)量非烴類(lèi)氣體，其組(zu)分在各采(cǎi)氣區各不(bu)相同，但作(zuò)爲影 響氣(qì)體🐉壓縮因(yīn)子的因素(sù)之一，目前(qián)在山西省(shěng)的計量交(jiao)接點處很(hěn)少❗進行在(zài)線分析，一(yī)般是在體(tǐ)積計算儀(yi)中輸入默(mò)認組分比(bi)例作爲換(huan)算的依據(ju)（設計組分(fen)）。
　　氣體壓縮(suo)因子Zn在标(biāo)準參比條(tiáo)件下受介(jie)質組分變(biàn)化影響極(jí)小（近似于(yú)1），但在高壓(yā)輸氣條件(jiàn)下，工作條(tiao)件下的氣(qì)體壓🏃縮因(yīn)子Zf受組分(fen)影響會發(fā)生 較大變(biàn)化。山西省(shěng)非常規天(tiān)然🎯氣的組(zu)分與典型(xing)的天然氣(qi)組分（設計(ji)組分）相比(bi)❌有較大變(bian)化，在高壓(yā)輸送計量(liang)中，氣體壓(ya)縮因子的(de)變化對計(ji)量準确度(dù)的影響已(yǐ)超出了其(qi) 本身的計(ji)量精度，其(qi)影響不可(kě)忽略。A分輸(shu)🈲站2025年12月15日(ri)11:06的運行參(can)數如😄表1所(suǒ)示。

2.2組分數(shu)據
　　設計組(zǔ)分選取典(dian)型天然氣(qi)組分，如表(biǎo)2所示。非常(cháng)規天😘然氣(qì)實際😘組分(fèn)以A分輸站(zhàn)曆年實際(ji)氣質檢測(ce)報告結果(guo)爲依據，如(rú)表3所示。
2.3理(li)論分析組(zǔ)分對氣體(tǐ)壓縮因子(zǐ)的影響
　　壓(yā)縮因子的(de)求得方式(shì)有很多種(zhong)，包括儀器(qì)、理論計算(suan)方☂️程、憑💚借(jie)經驗公式(shì)估算、Standing-Katz确定(ding)等[2]。GB/T17747.1 —2011《天然氣(qì)壓縮因子(zǐ)的計算第(dì)1部分：導論(lùn)和指南》推(tuī)薦用AGA8-92DC和SGERG-88法(fǎ)。所研究分(fen)析的介質(zhi)已有曆年(nián)⚽詳細的⚽氣(qi)質組分，同(tóng)時 考慮AGA8-92DC法(fǎ)精度高⛹🏻‍♀️，因(yīn)此選用AGA8-92DC法(fa)并通過VisualBasic編(bian)寫程序進(jìn)行計算。


　　依(yī)據表2典型(xíng)天然氣組(zǔ)分和實際(ji)運行參數(shù)計算Zn/Zf，計算(suan)結果爲1.0864，輸(shū)入及輸出(chū)結果如圖(tu)2所示。

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

　　通過對比(bǐ)分析，采用(yòng)設計組分(fèn)計算時氣(qi)體壓縮因(yīn)子比值爲(wèi)1.0864，而采用實(shí)際組分計(jì)算時爲1.0613，偏(pian)差爲2.365%。由此(ci)可知，不調(diào)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(jù)
2011—2019年實際供(gong)銷差如表(biǎo)5所示。

2.5天然(rán)氣組分對(duì)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(tiáo)件和不考(kao)慮其他影(ying)響因素時(shí)，受非常規(guī)天然氣組(zu)分的影響(xiǎng)，計量值偏(pian)大，正偏差(chà) 值約爲2.28%，對(dui)下遊接氣(qì)單位不📐利(lì)，給下🔞遊單(dan)位的供銷(xiāo)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(dòng)流的成因(yin)有很多，如(ru)在緊鄰增(zēng)壓機出口(kou)處、控🔞制閥(fa)頻繁操作(zuo)時、管線振(zhèn)蕩時和管(guǎn)線中有漩(xuan)渦等，有時(shi)☔壓力和溫(wēn)度探測器(qi)産生的渦(wō)街也會形(xíng)成脈動流(liu)。其特性是(shi)㊙️介質流動(dong)不穩定，但(dàn)周期性變(bian)化，流🤟體在(zai)加速或減(jiǎn)速過程中(zhōng)會影響葉(yè)輪旋轉速(sù)，但葉輪旋(xuán)轉相對滞(zhì)後，通俗可(kě)理解爲“慣(guàn)性”，由此對(dui)流量計的(de)準确計量(liàng)造成一定(dìng)的影響。
3.1流(liu)量測量
　　現(xiàn)階段，脈動(dong)流的直接(jie)測量還存(cun)在很大困(kùn)難，但可通(tōng)過誤差方(fang)程分析、實(shi)驗室試驗(yan)和專業的(de)脈動流量(liàng)誤差檢測(cè)設備檢測(ce)分析某一(yi)特定脈動(dong)流的測📱量(liàng)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(zhèn)幅和頻率(lǜ)的測量可(ke)通過激光(guāng)多普勒技(ji)術、熱線風(feng)速儀法等(děng)。專業的脈(mo)動流量誤(wu)差檢測設(she)備已有設(shè)備❓制造廠(chǎng)家 在生産(chan)。
3.1.1誤差方程(cheng)分析
　　通過(guo)對機翼理(lǐ)論的研究(jiū)，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(dòng)方程，通過(guo)編程可求(qiu)得針對某(mǒu)✔️一特定渦(wo)輪流量計(ji)的不同振(zhen)幅和頻 率(lǜ)脈動流的(de)測量誤差(chà)[3]。依據動量(liang)守恒定律(lü)，可列出包(bāo)含流速、切(qiē)線速度等(děng)參數的非(fēi)線性☂️微分(fen)方程✏️，通過(guò)計算和分(fèn)析可理論(lùn)推導測量(liang)誤差[4]。
3.1.2實驗(yan)室試驗
　　現(xian)場實測脈(mò)動流的特(te)性，采用已(yi)知标準體(tǐ)積壓縮空(kong)氣，在實驗(yàn)室模拟脈(mo)動流，将測(ce)量值與标(biao)準體積進(jìn)行對比，分(fen)析測量💰誤(wu)差。
3.1.3誤差檢(jian)測設備檢(jiǎn)測
　　一種燃(rán)氣脈動流(liu)誤差檢測(cè)設備，可較(jiao)正确地測(ce)得脈動誤(wù)差值，但暫(zan)未在山西(xi)省廣泛應(ying)用。在絕大(dà)多數燃氣(qì)公司的實(shi) 際運行管(guan)理過程中(zhōng)，脈動流的(de)特性參數(shù)無法在日(ri)常運行監(jiān)測✍️數據中(zhōng)獲取，因此(cǐ)，主要定性(xìng)地說明脈(mò)動流對渦(wo)輪流量計(ji)計量偏差(chà)的影響。
3.2測(cè)量誤差
  已(yi)有很多學(xué)者針對脈(mo)動流對計(ji)量的影響(xiǎng)進行了🏃研(yán)究。分析結(jié)果可知，由(you)于葉輪受(shou)流體加速(su)影響小，受(shou)流體減速(su)影響大，計(ji)量始終存(cún)在正供銷(xiāo)差。此外， 正(zhèng)供銷差取(qǔ)決于脈動(dong)流的振🐆幅(fú)和頻率，整(zhěng)體來說，如(rú)果脈動流(liú)頻率大于(yu)葉輪角🚶‍♀️頻(pin)率時正供(gong)銷差值較(jiào)大，脈動振(zhen)幅增大時(shi)正供銷差(chà)值也随之(zhi)增大。
3.3脈動(dòng)流對計量(liang)結果影響(xiang)
A分輸站渦(wō)輪流量計(ji)距離上遊(yóu)非常近的(de)壓縮站（往(wang)複式壓縮(suo)機增壓）不(bu)到7km，且該分(fèn)輸站工藝(yi)布置緊湊(cou)。據實地測(cè)量，流量計(jì)上遊直管(guan)段長度約(yuē)爲 6Dn（Dn爲渦輪(lún)流量計口(kou)徑，mm），下遊直(zhí)管段長度(dù)約爲4Dn。此外(wài)，7km管道沿線(xian)地勢高低(di)不平，加之(zhi)煤層氣氣(qì)質水含量(liang)較大，導緻(zhi)在低窪處(chu)極易形成(chéng) 積液，積液(ye)也會造成(chéng)脈動流。2014年(nián)8—10月期間，下(xià)遊🏃🏻公司發(fā)現正供銷(xiao)差持續增(zēng)大時，對A分(fen)輸站和B分(fèn)輸站的渦(wo)輪流量計(ji)進行了标(biao)定，但标定(dìng)⛷️結果均爲(wèi)合 格。随後(hòu)下遊公司(sī)在2025年12月🌈5—7日(ri)對A至B分輸(shū)站段管線(xian)進行了清(qing)管作業，共(gong)清出污水(shuǐ)雜質約23t，清(qing)🆚管完成後(hou)正供銷♌差(cha)明顯減小(xiao)。清管前後(hou)🐇實際供 銷(xiāo)差數據如(ru)表6所示。

　　除(chú)此之外，通(tōng)過日常運(yùn)行監測，供(gòng)氣瞬時流(liú)量每次顯(xian)示數據都(dōu)在變化，且(qie)在一定時(shí)間内在1個(ge)值上下頻(pín)繁波動（波(bō)動幅度約(yuē)爲✏️±20%）。綜合上(shang)述情 況，該(gāi)輸氣管道(dao)存在脈動(dòng)流的可能(néng)性很大。脈(mò)動流會造(zao)成正供銷(xiao)差影響，對(dui)下遊接⛹🏻‍♀️氣(qi)單位不利(li)，因此有必(bì)要對脈動(dong)流的影響(xiǎng)進行修正(zhèng)。
4結語
　　目前(qian)，山西省絕(jué)大多數分(fèn)輸站未安(an)裝在線色(sè)譜儀，且直(zhi)接⭐測量脈(mo)動流流量(liàng)的計量表(biao)還未被廣(guang)泛應用于(yú)實際生産(chan)中。探📐究表(biao)明，山西省(shěng)非常規天(tian)然氣的組(zu) 分和脈動(dong)流輸氣均(jun1)會使渦輪(lun)流量計産(chǎn)生無法通(tōng)過定期檢(jian)定來消除(chu)的正🏃🏻‍♂️向系(xì)統誤差。因(yin)此，爲确保(bao)作爲上下(xia)遊貿易交(jiāo)接依據的(de)計🔆量表測(cè)量的📱精度(du)，保證公🐉平(píng)交易，可通(tong) 過誤差分(fen)析修正、組(zǔ)分修正、優(you)化工藝等(deng)方式對現(xian)渦輪流量(liàng)直接測量(liàng)結果進行(hang)修正。
a)天然(ran)氣組分影(ying)響的修正(zhèng)建議。結合(hé)實際工況(kuàng)條件，合理(li)調整🥵渦輪(lún)流量計的(de)壓縮因子(zi)和天然氣(qi)組分；當精(jīng)度要求較(jiào)高時，采取(qǔ)安裝在線(xiàn)分析儀的(de)方式實時(shí)更新流量(liang)計參數。
b)脈(mò)動流影響(xiǎng)的修正建(jian)議。通過工(gong)藝優化、改(gai)造，使流😄體(tǐ)🚶‍♀️通過流🌈量(liàng)計時基本(ben)穩定；選定(ding)合适的流(liu)量計型号(hào)；實🤟測脈動(dòng)流🔴特性，理(li)論計算或(huo)實驗室試(shì)驗分析測(ce)量誤差，與(yu)結算方進(jìn)行誤差修(xiu)正；采🏃🏻用誤(wu)差測量設(shè)備對測量(liàng)誤差進🤩行(hang)測量和修(xiu)正，并以♈此(cǐ)作爲結🌏算(suan)依據。

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