摘要:爲了(le)提高天然(rán)氣附加值(zhí),各油氣田(tian)紛紛采用(yong)深冷🏃🏻方式(shi)從天然氣(qi)中分離出(chū)乙烷氣體(ti)作爲産品(pǐn)銷售。但乙(yi)烷氣體的(de)♌組分、密度(du)與常規的(de)天然氣存(cún)在較大差(chà)異，緻使貿(mào)易交接計(jì)㊙️量沒有可(kě)參照的國(guo)家及行業(ye)标準。爲了(le)提高乙烷(wán)氣體計量(liàng)🐉的精度,應(yīng)選擇正确(que)的測量方(fāng)法,通過比(bǐ)較常用 氣(qi)體流量計(jì) 的測量原(yuán)理,分析了(le)壓縮因子(zi)計算的精(jing)度對氣體(tǐ)體⛹🏻‍♀️積測量(liàng)🌈精度的影(ying)響程度，最(zuì)終推薦采(cai)用質量流(liu)星計進行(hang)乙烷氣體(ti)交接⛹🏻‍♀️計量(liang);同時結合(hé)質量流星(xīng)計的工作(zuo)原理📱和現(xian)場實際使(shi)用過程💯中(zhong)的經驗,對(duì)質量流量(liang)計 的檢定(ding)、安裝和使(shǐ)用等環節(jiē)提出合理(lǐ)化建議,以(yǐ)便爲更多(duo)天然氣附(fu)加産品的(de)交接計量(liàng)提供技術(shù)支撐。
　　乙烷(wán)與液化氣(qi)、穩定輕烴(ting)和穩定凝(níng)析油等原(yuán)料相比，具(jù)❄️有乙烯轉(zhuan)換率,是優(yōu)質的乙烯(xi)原料。近年(nian)來各油田(tián)公司通過(guò)對油氣田(tian)産出的天(tian)然氣進行(háng)增壓深冷(leng)将乙烷氣(qì)體分離後(hòu)輸送🏃‍♂️到煉(lian)化企業，作(zuo)爲乙烯生(sheng)産的原料(liào),提高天然(ran)氣的附加(jiā)價值。作爲(wei)交接産品(pǐn)的管輸乙(yi)烷氣體其(qi)組分、密度(du)與管輸天(tian)然氣存在(zài)較大差異(yì)。目前天然(ran)氣交🔴接計(jì)量過程中(zhōng)😍執行國家(jia)及行業标(biāo)準🐅不适用(yòng)于乙烷氣(qi)🔅體，需要探(tan)讨适合🐪乙(yi)烷氣體交(jiao)接計👅量的(de)測方法，以(yǐ)确❤️保✔️乙烷(wán)氣體交接(jie)計量數據(ju)正确、公👄平(ping)、公正。
1常用(yong)天然氣标(biao)準體積計(jì)算方法
　　目(mù)前國際上(shang)天然氣貿(mao)易交接普(pǔ)遍采用超(chāo)聲、 渦輪流(liú)量計 、旋進(jin)旋渦、孔闆(pan)等計量儀(yí)表。其中超(chao)聲、渦輪、 旋(xuán)進旋渦流(liu)量計等計(ji) 量儀表直(zhi)接測量均(jun1)爲氣體的(de)工況體積(ji)量，然後通(tōng)過💋氣體方(fāng)程公式(1)對(duì)工況體積(ji)量Vg進行補(bǔ)償計算，最(zui)終換算爲(wèi)❓标準狀态(tài)🍓下體積量(liàng)V,進行交接(jiē)11。

　　式中:Vn爲标(biāo)準狀态下(xià)的體積，Nm3;pn爲(wei)标準大氣(qì)壓力，0.101325Pa;T.爲标(biāo)準狀态🧑🏽‍🤝‍🧑🏻下(xià)的絕對溫(wēn)度(293.15),K;Z.爲标準(zhun)狀态下的(de)壓縮因子(zi);Vg爲工作狀(zhuang)态下的體(ti)🙇🏻積，m3;pg爲工作(zuo)狀态下的(de)絕對壓力(lì)，Pa;Tg爲工作狀(zhuàng)态下的絕(jue)對❌溫度(273.15+t),K;t爲(wèi)被測介質(zhì)攝氏溫度(du),℃;Zg爲工作狀(zhuàng)态下的壓(ya)縮因子。
　　GB/T21446--2008121《用(yong)标準孔闆(pan)測天然氣(qi)》中測量天(tian)然氣的質(zhì)量流量qm計(jì)算方法如(ru)公式(2)和公(gōng)式(3)所示:

　　式(shi)中:qm爲天然(rán)氣的質量(liang)流量，kg;C爲流(liú)出系數，與(yǔ)節流裝置(zhi)的㊙️幾何🐪尺(chǐ)寸和雷諾(nuò)數相關;b爲(wèi)直徑比，孔(kong)闆開孔直(zhi)徑與上遊(yóu)測量管内(nei)徑之比;ε爲(wèi)可膨脹系(xì)數,對于🛀給(gěi)定的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計量(liàng)裝置該值(zhi)🧡取決于流(liu)體靜壓、孔(kong)闆前後差(cha)壓和等♻️熵(shang)指數;d爲孔(kong)闆開孔直(zhi)徑，m;△p爲孔🐪闆(pan)前後斷面(miàn)差壓，Pa,可以(yǐ)采用蹉壓(ya)變送器正(zhèng)确測量;ρ1爲(wei)介質工作(zuo)狀态下的(de)密度,kg/m3。由公(gōng)式(3)計算得(dé)出:

　　式中:M爲(wei)于空氣的(de)摩爾質量(liang),值爲289626kg/kmol;G爲天(tiān)然滇實相(xiàng)對密度;R爲(wei)通用氣體(ti)常數,值爲(wèi)0.00831451MPam3/(kmolK);Ze爲于空氣(qì)在标準參(cān)比條件下(xià)的壓縮因(yin)子，值爲0.99963。
　　式(shi)(1)(2)(3)中ρn、Tn、M、Za、R、C、d、β等參數(shù)爲标準大(dà)氣壓、絕對(duì)溫度、通用(yong)氣體常數(shu)等常數或(huo)與流量計(ji)尺寸相關(guān)的常量，取(qǔ)值确定，不(bú)影響計量(liang)值的精度(dù)。而Vg、Pg、Tg、Zn、Zg等爲變(biàn)量,其測量(liang)的精度直(zhí)接影響計(jì)量值的精(jīng)度。GB18603《天然氣(qi)計量系統(tong)技術要🏃🏻‍♂️求(qiú)》附錄A對以(yǐ)上變量💃的(de)精度提出(chu)明确的要(yao)求[3),具體要(yao)求見表1。
　　表(biao)中溫度、勵(li)、工作條件(jian)下的體積(jī)流量均爲(wei)直接測量(liàng)參數,并且(qie)可以通過(guo)選用高精(jing)度的測量(liang)儀表降低(dī)測🌂量誤差(chà)。而氣體的(de)壓🈚縮因子(zi)是一個非(fei)直接測量(liang)量，其大小(xiao)與氣體的(de)組分、高位(wei)發熱量、相(xiang)對密度🌍、壓(yā)力和溫度(dù)等狀态✏️參(cān)數相關。
2壓(yā)縮因子對(dui)氣體标準(zhun)體積計算(suàn)的影響
　　目(mu)前國際上(shang)推薦采用(yòng)AGA892DC和SGERG-88方程計(ji)算工作狀(zhuàng)态下天🥵然(rán)氣壓縮因(yīn)子。我國起(qi)草發布《天(tiān)然氣壓縮(suo)因子的計(jì)算》GB/T17747--2011也采用(yòng)以上兩🈚種(zhǒng)不同方法(fa)計算天然(rán)氣壓縮因(yin)子。國❄️際上(shang)多🤞數流量(liang)計生産廠(chang)家在🈲流量(liàng)計算機中(zhong)置入以上(shàng)兩種壓縮(suo)因子計算(suan)軟件。但是(shì)兩種壓縮(suo)因子計算(suan)♻️方法對管(guan)輸天然氣(qi)的組成範(fàn)圍有所限(xian)制，當天然(rán)氣中乙烷(wan)含量超出(chu)20%後,計算的(de)壓縮因子(zi)不确定度(dù)20.5%。通常管輸(shu)乙烷氣體(tǐ)中💯乙烷含(hán)量≥95%,遠遠超(chāo)♋出AGA8-92DC和SGERG-88方程(chéng)的适用範(fàn)圍。壓縮因(yīn)子計算🌏的(de)不确定度(du)難以估算(suan),直接影響(xiang)交接計量(liang)的不确定(ding)度。
3質量流(liu)量計工作(zuò)原理
　　由于(yu)乙烷氣體(tǐ)壓縮因子(zǐ)計算的不(bu)确定度難(nán)以估計，因(yin)此在流量(liang)計選型過(guo)程中應該(gai)避開壓縮(suo)因子計算(suan)過程，建議(yi)選擇科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計計(ji)量乙烷氣(qì)體。
　　科裏奧(ao)利質量流(liu)星計(簡稱(cheng)科氏力流(liu)星計)是一(yī)種利✔️用流(liu)體在振動(dòng)管中流動(dong)而産生與(yu)質量流量(liàng)成正比的(de)科裏奧利(lì)力的原理(lǐ)來直接測(cè)量質量流(liú)量🔞的儀表(biao)。流量計由(you)振動管、電(diàn)磁驅動器(qi)和檢測器(qi)組🔴成。振動(dòng)管🏃‍♀️(測量管(guan)道)是敏感(gǎn)器件,有U形(xing)、0形、環形、直(zhí)管形及螺(luó)旋形等幾(jǐ)種形狀,振(zhen)動管有單(dān)管、雙管和(he)多管等形(xíng)式，但基本(ben)原理相同(tong)。
　　U形管式科(kē)氏力流量(liàng)計的測量(liàng)原理如圖(tu)1所示。U形管(guan)的兩個開(kāi)♉口端固定(ding)，流體由此(cǐ)流入和流(liu)出。U形管頂(dǐng)端裝有電(diàn)📞磁驅⛱️動器(qi)，用于驅動(dòng)U形管沿垂(chuí)直于U形管(guǎn)所在平面(mian)的方向以(yǐ)0-0爲軸按固(gu)有頻率振(zhen)動。U形管的(de)振動迫使(shǐ)管中流體(tǐ)在沿管道(dào)流動的同(tong)時又随管(guan)道作垂直(zhí)運動，此時(shi)流體将受(shou)到科氏力(lì)的作用，同(tong)時流體以(yǐ)反作用力(lì)作用于U形(xíng)管。流體在(zai)U形管兩側(ce)的流動方(fāng)向相反，所(suo)以作用于(yú)U形管兩側(ce)的科氏力(li)大小相等(deng)方向相反(fǎn)，從而使U形(xing)管受到一(yi)個力矩的(de)作用，使得(de)振動管繞(rao)R-R軸産生扭(niu)🥰轉變形，該(gāi)變形量的(de)大小與通(tōng)過流量計(ji)的質💞量流(liú)量具有确(què)🎯定的關系(xi)🏃。檢測器測(ce)得這個變(bian)彩量，即可(ke)測得管内(nèi)介質的質(zhì)量流量。

　　科裏(lǐ)奧利流量(liàng)計可以将(jiang)被檢測的(de)流體質量(liàng)流量直接(jiē)體現出🏃‍♂️來(lai),質量作爲(wèi)物質本身(shen)的屬性其(qi)大小不随(sui)溫度、力等(děng)參數改變(bian)而改變,計(ji)量數據可(ke)直接用于(yu)供🔅需雙方(fang)交接計量(liang)。此外可以(yi)正确測量(liang)氣體組分(fen)，采用GB/T11062-2014《天然(rán)氣發熱量(liàng)、密度、相對(dui)密度和沃(wò)泊指數的(de)計算方🔞法(fa)》正确計算(suàn)乙烷氣體(ti)标🌈準狀況(kuang)下的密度(dù)，進而得到(dao)氣體标準(zhun)狀況下的(de)體積流量(liàng)，甚至熱:值(zhí)流量。
4存在(zai)的問題及(jí)建議
4.1檢定(dìng)問題
　　由于(yu)氣體實流(liu)檢定成本(ben)高，送檢周(zhōu)期長，因此(cǐ)質量🐇流🐉量(liang)計的用🏃‍♀️戶(hù)通常選擇(ze)采用液體(ti)(水)對流量(liàng)計進行檢(jian)定/校準。針(zhen)對液體檢(jiǎn)定的數據(ju)是否能夠(gòu)真實💃🏻反映(ying)氣體介質(zhì)運行工況(kuàng)下
的計量(liang)性能，在設(shè)備投用前(qian)分别采用(yòng)水和天然(rán)氣兩種介(jie)質💘對相同(tong)型号的2台(tái)流量計進(jin)行了檢定(dìng)。試👄驗數🔞據(ju)如表2所示(shi)。
由表2可知(zhi):
(1)同-台質量(liàng)流量計用(yong)于液體計(ji)量的精度(du)要高于氣(qi)體計👌量的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼精❄️度。主要(yao)原因是氣(qì)體的密度(dù)要遠低于(yú)液體密度(du)，因此計量(liang)氣體時，瞬(shùn)時流量通(tōng)常低于流(liú)量計最大(dà)量程的
1/3,超(chao)出計量儀(yí)表的最佳(jia)運行範圍(wei)。
(2)循環水标(biao)定的數據(jù)如不超出(chu)流量計的(de)精度等級(jí)的要求，氣(qì)體校準的(de)數據也能(neng)保持在測(cè)量氣體規(guī)定的精度(dù)等級範圍(wéi)内。建議計(jì)量乙烷氣(qi)體的質量(liàng)流量計在(zai)不具備實(shi)流檢定條(tiao)件的情況(kuang)下，可采用(yong)循環水進(jìn)行檢定/校(xiào)👌準，但檢定(ding)和校準的(de)流量點應(ying)接近實際(jì)運行工況(kuang)下的質量(liàng)流量，并按(an)照液體計(jì)⛷️量精度等(děng)級的㊙️要求(qiu)進行評價(jià)☁️[81。
4.2消除安裝(zhuāng)應力
　　由于(yu)管道伸縮(suo)變形會造(zào)成應力，使(shi)得傳感器(qi)零點發生(sheng)變化，影響(xiang)測量精度(du)。因此質量(liàng)流量計在(zài)安裝過程(cheng)應注意以(yi)下幾點:.
(1)傳(chuan)感器的安(an)裝位置避(bi)開由于溫(wen)度變化可(ke)能弓|起伸(shen)縮和💃🏻變形(xing)🏃‍♂️較大的工(gong)藝管段。
(2)傳(chuán)感器安裝(zhuang)法蘭必須(xu)與管道法(fa)蘭同軸連(lian)接以減小(xiao)安✉️裝應力(lì)，保證測量(liang)精度。
(3)應保(bǎo)證與傳感(gan)器上遊、下(xia)遊鏈接的(de)管道有穩(wen)固支撐物(wu)，支撐杆應(ying)以傳感器(qì)爲中心對(dui)稱分布，支(zhi)撐杆與基(ji)礎牢固連(lián)接。傳感器(qi)安裝位置(zhì)附近管道(dao)線上😘的閥(fa)]或泵都需(xū)要有其
自(zi)己的支撐(cheng)物，不與傳(chuan)感器共用(yong)同一支撐(chēng)物。
(4)爲消除(chu)安裝應力(lì)，安裝傳感(gan)器時應先(xian)配管，将工(gong)藝🏃‍♂️管線、閥(fa)門與傳感(gan)器整體預(yù)先安裝好(hao)并吊裝，再(zai)将其與工(gong)藝📧主管線(xiàn)焊⁉️接,焊接(jiē)時應使傳(chuan)感器、閥門(men)及工藝主(zhu)管線處于(yú)同鉛垂面(mian)内。

4.3壓力補(bǔ)償
　　力影響(xiǎng)定義爲過(guo)程壓力偏(piān)離檢定/校(xiào)準壓力而(er)引起的傳(chuan)感器靈敏(mǐn)度的變化(hua)101。流體過程(chéng)壓力增大(da)會使測量(liang)振🤞動管呈(chéng)繃緊現象(xiang),這種壓力(li)效應雖然(rán)影響量很(hen)小，但是當(dāng)使用時過(guo)程壓力與(yu)标定壓力(lì)相差很大(da)時，對于高(gao)精♻️度質量(liàng)流量計精(jīng)度的影響(xiang)還是不容(rong)忽視的，尤(yóu)其是對于(yú)管徑大、測(ce)🛀量管壁厚(hou)小的質量(liàng)流量計影(ying)響更大。
　　日(rì)常工作中(zhong)的壓力補(bǔ)償方法有(yǒu)流量系數(shù)标定法🛀、靜(jing)态☔壓力🧡補(bu)⭐償法和動(dong)态壓力補(bu)償法。具體(tǐ)方法可⭕以(yi)根據現場(chǎng)的🍉運行工(gōng)作，參照廠(chang)家的說明(míng)書進行補(bǔ)償。對于運(yùn)行壓力相(xiang)對穩定的(de)計量工藝(yi)，可采用靜(jing)态壓力補(bǔ)償法。根據(jù)廠家提供(gong)的流量計(jì)産品樣本(ben),可以查閱(yue)到需要進(jin)行🌍靜态壓(yā)力補📱償的(de)流量計型(xíng)号，并粗分(fen)别找出壓(yā)力對流💋量(liàng)和密度影(yǐng)響的系數(shù),然後用H
HART手(shǒu)抄器 或ProLinkI12.0軟(ruan)件寫入流(liú)量計。
4.4避免(miǎn)雜質聚集(jí)
　　測量管内(nèi)壁磨損腐(fu)蝕或沉積(jī)結垢會影(yǐng)響測量精(jīng)度,對于計(jì)量介質爲(wei)氣體的質(zhi)量流量計(jì)應采用外(wài)🥰殼朝上水(shuǐ)平安裝、傾(qīng)斜45°或垂直(zhí)安裝傳感(gan)器3種方式(shì)，如圖2所示(shì),避免冷凝(ning)液聚積在(zài)傳感器振(zhen)動管内。

4.5避(bì)免天然氣(qi)冰合物
　　在(zai)一定壓力(li)、溫度下，天(tiān)然氣中的(de)某些成分(fèn)與水生成(chéng)🥵一種外形(xíng)像冰的籠(lóng)形化台物(wù)。氣體壓力(li)的波動、流(liú)速突變産(chǎn)生⛷️攪動會(hui)加速水合(hé)物的形成(chéng)，氣體的🛀相(xiàng)對密度越(yue)大生成水(shuǐ)🐕合物的💁溫(wen)度範圍越(yuè)寬。科裏奧(ào)利質量流(liu)量計振🤞動(dong)管内徑細(xì)小，在管路(lu)中屬于節(jie)流元件,對(duì)❌氣流有一(yī)定🏃‍♂️的擾動(dong)，乙烷氣體(ti)相對密度(dù)較天然大(dà)，在計量裝(zhuang)置前後很(hen)容易形成(cheng)水合物阻(zu)塞管路。因(yīn)此在設計(ji)過🔞程中應(yīng)盡可能減(jiǎn)少計量線(xian)路中阻流(liu)件的設置(zhi),必要時需(xū)要對流量(liàng)計進行保(bao)溫，避開水(shuǐ)合物形成(chéng)的溫度及(jí)壓力範圍(wei)。
5結束語
　　乙(yǐ)烷交接計(jì)量目前尚(shàng)無可以遵(zūn)循的國家(jia)或行業标(biāo)準，SYT6659--2016《用科裏(lǐ)奧利質量(liàng)流量計測(cè)量天然氣(qì)流量》标準(zhun)中規定适(shi)用的天👌然(ran)氣🍉相對密(mi)度範圍爲(wei)0.554~0.870，商品乙烷(wán)氣體的相(xiàng)對密度超(chao)出了該範(fan)圍，被排除(chú)在标準📞的(de)适用範圍(wéi)外。但是該(gai)标準在質(zhì)量轉換體(ti)積量的🐪計(jì)算方法并(bìng)不涉及壓(yā)縮因子的(de)計算,從理(li)論上講💋對(dui)氣體的真(zhēn)實相對密(mì)度不應該(gāi)有所限制(zhì)。如果将該(gai)标準=氣體(tǐ)的适用範(fàn)圍擴大,乙(yi)烷🌈交接計(jì)量就有據(ju)可循了。
　　乙(yǐ)烷氣體交(jiāo)接計量的(de)測量方法(fǎ)不應僅局(jú)限于質量(liàng)流🌂量計的(de)測量方法(fa)，可以進一(yi)步探索乙(yǐ)烷t氣體壓(yā)縮因子計(ji)算方法，對(dui)GB/T17747适用範圍(wei)進行補充(chōng)，從而爲💚乙(yi)烷氣體交(jiao)接計量器(qi)具選擇的(de)多樣性提(tí)供技術支(zhi)撐。

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