随着國内(nei)天然氣市場需求(qiú)不斷增加，天然氣(qì)對外🥵依🌍存☀️度持續(xu)走高，對國内天然(ran)氣的自采量增幅(fu)提出了更高💚的要(yào)🏃🏻‍♂️求。山西的非常規(guī)天然氣資源總量(liàng)約占全 國的1/3，煤層(ceng)氣資🚩源豐富🌈，2020年全(quan)省煤層氣開采量(liàng)達到1×1010m3/a，在2025年将達到(dao)🈲2×1010m3/a。渦輪流量計 由流(liu)體推動葉輪 旋轉(zhuan)，從而産生與流量(liàng)成正比的電✂️脈沖(chong)信号💁，具有精度高(gāo)、重複性好、測量範(fan)圍廣等諸多🚶優點(diǎn)。在天然氣🔴計量的(de)應用中，被測介質(zhi)的黏🌂度、密度、髒污(wu)程度、管道安 裝結(jie)構、脈動流和組分(fen)等在不同的場所(suǒ)各不相同，綜合🌈各(ge)種影響因素後對(dui)渦輪流量計的計(ji)量準确度造成較(jiao)大影響。爲此，有必(bi)要結合實地💋情況(kuàng)采取必要的計量(liang)修正措 施，确保渦(wō)輪流量計計量精(jīng)度，爲公平交易奠(dian)定堅實的🈲基🍓礎。
　　山(shān)西省A分輸站（上遊(you)供氣公司）自2011年開(kai)始向B分輸站（下遊(yóu)用氣公司）供氣以(yǐ)來，供氣長期受正(zheng)供銷差困擾，始終(zhong)未得以徹底解決(jué)（A分輸 站至B分輸站(zhàn)長輸管線長度約(yuē)爲2km）。爲此，以A分輸站(zhàn)長期貿易計量交(jiao)接的渦輪流量計(jì)爲對象進行研究(jiu)。該渦輪流量計距(jù)離上遊非常近✔️壓(ya)縮站僅7km，且地 形地(dì)勢特征高差較大(da)🌐，在全省非常規天(tian)然氣上下遊計量(liàng)交接中具有代🐪表(biǎo)性。綜合💰各種影響(xiǎng)因素的分析可知(zhī)，氣體組分和脈動(dòng)流對計量的精度(du)有較大影響。本文(wen)通過實 際數據對(duì)比、AGA8-92DC方法和脈動流(liu)定性㊙️影響分析對(dui)計量偏🚩差進行研(yán)究，是山🚩西省非常(chang)規天然氣公平貿(mao)易的👅一項非常有(yǒu)意義的課題。
1渦輪(lun)流量計計量和換(huàn)算原理
1.1計量原理(li)
　　流體通過渦輪流(liú)量計時，流速被轉(zhuan)換爲渦輪的轉速(sù)💜，轉速再被🤩轉換成(chéng)與流量成正比的(de)電信号，非常後在(zai)計數器上進行顯(xiǎn)示和累計。目前，絕(jue)大多數渦輪 流量(liàng)計都爲一體化智(zhì)能流量計，除上述(shù)機械計量部分外(wài)✏️，還包括1台體積計(ji)算儀，依據實測工(gōng)況流量、取壓口實(shi)測壓力、測溫♋口實(shi)測溫度及内部設(shè)定♌的一些固定參(cān)數 進行計算，将工(gong)況體積轉換爲可(kě)✏️貿易交接的天然(ran)氣體積，其原理如(rú)圖1所示。

1.2換算原理
1.2.1工作條(tiao)件下的體積流量(liang)計算實用公式
　　工(gōng)作條件下的體積(jī)流量計算實用公(gōng)式如式(1)所示：

　　式(1)中(zhōng)，qf爲工作條件下的(de)體積流量，m3/s；f爲輸出(chū)工作頻率，Hz，由頻率(lü)計采集；k爲系數，m-3，可(kě)按流量計銘牌給(gěi)定值。

1.2.2标準參比條(tiáo)件下的體積流量(liang)換算實用公式
　　标(biāo)準參比條件下的(de)體積流量換算實(shi)用公式如式(2)所示(shì)：

　　式(2)中，qn爲标準參比(bi)條件下的體積流(liu)量，m3/s；pf爲工作條件下(xia)的絕對💞靜壓力，MPa；pn爲(wèi)标準參比條件下(xià)的絕對靜壓力， MPa；Tn爲(wèi)标準參比條件🚶‍♀️下(xià)的🤟熱力學溫度，K；Tf爲(wei)工作條件下的氣(qi)體絕對溫度，K；Zn爲标(biāo)準參比條件下的(de)氣體壓縮因子；Zf爲(wei)💘工作條件💞下的氣(qì)體壓縮 因子。
　　工作(zuò)條件下的壓力和(he)溫度的準确度取(qǔ)決于測量儀表。标(biao)準參㊙️比條件下的(de)絕對靜壓力爲101.325kPa，熱(re)力學溫度爲293.15K。輸出(chū)工作 頻率由頻率(lǜ)計采集得到。在不(bu)考慮測量儀表測(cè)量誤差的基礎上(shàng)🍉，研究範圍可進一(yī)步縮小，可主要從(cong)天然氣組分對👉計(ji)量的影響和脈動(dong)流對計量的影響(xiang)兩方面進行研究(jiu) [1]。
2天然氣組分對計(ji)量的影響
2.1條件設(shè)定
　　非常規天然氣(qì)與天然氣相同，也(yě)是一種混合物，主(zhǔ)⭕要成分是烷烴，絕(jue)大多數是CH4，也含有(yǒu)少量非烴類氣體(tǐ)，其組分在各采氣(qi)區各不相同，但作(zuò)爲影 響氣體壓縮(suo)因子的因素之一(yī)，目前在山西省的(de)計量交接✊點處很(hěn)少進行在線分析(xī)，一般是在體積❗計(jì)算儀中💛輸入默認(ren)組分比例作爲換(huàn)算的依據🌈（設計組(zu)分）。
　　氣體壓縮因子(zi)Zn在标準參比條件(jiàn)下受介質組分變(bian)化影響🌈極小🔞（近似(sì)于1），但在高壓輸氣(qì)條件下，工作條件(jian)下的氣體壓縮因(yīn)❄️子Zf受組分影響會(huì)發生 較大變化。山(shān)西省非常規天然(ran)氣的組🛀🏻分與典⁉️型(xíng)的天然氣組分（設(shè)計☂️組分）相比有較(jiao)大變化，在高壓輸(shū)送計量中，氣體壓(yā)縮因子的變化對(dui)計量準确♻️度的影(yǐng)響已♍超出了其 本(běn)身的計量精度，其(qí)影響不可忽略。A分(fen)輸站2025年12月15日11:06的運(yùn)行參數如表1所示(shi)。

2.2組分數據
　　設計組(zu)分選取典型天然(ran)氣組分，如表2所示(shi)。非常規天然氣💰實(shí)⭐際🏃‍♂️組分以A分輸站(zhàn)曆年實際氣質檢(jian)測報💘告結果爲依(yī)據，如表3所示。
2.3理論(lun)分析組分對氣體(tǐ)壓縮因子的影響(xiang)
　　壓縮因子的求得(dé)方式有很多種，包(bao)括儀器、理論計算(suan)方程、憑🎯借經驗公(gong)式估算、Standing-Katz确定等[2]。GB/T17747.1 —2011《天(tiān)然氣壓縮因子的(de)計算第1部♌分：導論(lun)和指南》推薦用AGA8-92DC和(hé)SGERG-88法。所研究分析的(de)介質已有曆年詳(xiang)細的氣質組🏃‍♂️分，同(tong)時 考慮AGA8-92DC法精度高(gāo)，因此選用AGA8-92DC法并通(tong)過VisualBasic編寫程序進行(hang)計算。


　　依據表2典型(xing)天然氣組分和實(shí)際運行參數計算(suàn)Zn/Zf，計算結♌果⛷️爲1.0864，輸入(ru)及輸出結果如圖(tu)2所示。

　　依據表3非常(chang)規天然氣實際組(zu)分和實際運行參(cān)數計算Zn/Zf，計算結果(guǒ)如表4所示。

　　通過對(duì)比分析，采用設計(ji)組分計算時氣體(ti)壓縮因子😘比值爲(wèi)1.0864，而采用實際組分(fèn)計算時爲1.0613，偏差爲(wèi)2.365%。由此🌈可知，不調整(zheng)設計組分會導緻(zhì)正2.365%的供銷差。
2.4實際(jì)供銷差數據
2011—2019年實(shí)際供銷差如表5所(suo)示。

2.5天然氣組分對(dui)計量結果的影響(xiǎng)
　　将理論計算與實(shi)際供銷差數據進(jìn)行對比，結果相近(jin)💰，由此可知在假設(she)條件和不考慮其(qí)他影響因素時，受(shou)非常規天然氣組(zǔ)分🈲的影響，計量值(zhi)偏大，正偏差 值約(yuē)爲2.28%，對下遊接氣單(dān)位不利，給下遊單(dan)位的供⚽銷差管理(lǐ)造成不利後果。
3脈(mo)動流對計量的影(yǐng)響
　　脈動流的成因(yin)有很多，如在緊鄰(lín)增壓機出口處、控(kong)制閥頻繁操㊙️作時(shí)、管線振蕩時和管(guǎn)線中有漩渦等，有(yǒu)時⭕壓力和溫度探(tàn)測器産生的渦街(jie)也會形成脈🏃‍♀️動流(liu)。其特性是💛介質流(liu)動不穩定，但周❓期(qi)性變化，流體在加(jia)速或減速過程中(zhong)會影響葉輪旋☀️轉(zhuan)速，但葉輪旋轉相(xiang)對滞後，通俗可🔆理(li)解爲“慣性”，由此對(duì)流量🏃‍♂️計的準确計(jì)量造成一定的影(ying)💋響。
3.1流量測量
　　現階(jiē)段，脈動流的直接(jie)測量還存在很大(dà)困難，但可通過誤(wu)差方程分析、實驗(yan)室試驗和專業的(de)脈動流量誤差檢(jiǎn)⛷️測設備檢測分析(xi)某一特定脈動流(liu)的測量誤 差🔅。前兩(liang)種方法基于脈動(dong)流的振幅和頻率(lǜ)的可測量性，振幅(fú)和頻率的測量可(kě)通過激光多普勒(le)🌂技術、熱線風☂️速儀(yí)法等。專業的脈動(dong)流量誤差檢測設(shè)備已有設備制造(zào)廠家 在生📐産。
3.1.1誤差(chà)方程分析
　　通過對(duì)機翼理論的研究(jiū)，可列出涉及慣量(liang)、夾角、葉輪半徑、角(jiǎo)速度等參數的誤(wù)差運動方程，通過(guò)編程可求💞得針對(duì)某♋一特定渦輪流(liu)量計的不同振幅(fú)和頻 率脈動流的(de)測量誤差[3]。依據🤟動(dòng)量守恒定律，可列(lie)☁️出包含流速、切線(xiàn)速㊙️度等參數的非(fēi)線性微分方程，通(tōng)過計算和⛱️分析可(ke)理論推導測量誤(wu)差[4]。
3.1.2實驗室試驗
　　現(xiàn)場實測脈動流的(de)特性，采用已知标(biao)準體積壓縮空氣(qì)，在實驗室模拟脈(mo)動流，将測量值與(yu)标準體積進行💋對(duì)比，分析🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測量誤差(cha)。
3.1.3誤差檢測設備檢(jiǎn)測
　　一種燃氣脈動(dòng)流誤差檢測設備(bèi)，可較正确地測得(dé)脈🐕動誤差😘值，但暫(zàn)未在山西省廣泛(fàn)應用。在絕大多數(shù)燃氣公司的實 際(ji)運行管理過程中(zhōng)，脈動流的特✌️性參(can)數無法在日常運(yùn)🍓行監測數據中獲(huo)取，因此，主要定性(xing)地說明脈動流對(dui)渦輪流量計計量(liang)偏差的影響。
3.2測量(liàng)誤差
  已有很多學(xue)者針對脈動流對(duì)計量的影響進行(hang)了研究。分析結🔆果(guo)可知，由于葉輪受(shou)流體加速影響小(xiao)，受流🐕體減速影響(xiang)大，計量始終存在(zài)正供銷差。此外， 正(zheng)供銷差取決于脈(mò)動🌈流的振幅和頻(pin)📧率，整體來說，如果(guǒ)脈動流頻率大于(yú)葉輪角頻率時正(zheng)供銷差值較大，脈(mo)動振幅增大時正(zhèng)🔞供銷差值也随之(zhī)增大。
3.3脈動流對計(jì)量結果影響
A分輸(shu)站渦輪流量計距(jù)離上遊非常近的(de)壓縮站（往複式壓(ya)縮機增壓）不到7km，且(qiě)該分輸站工藝布(bù)置緊湊。據實地測(cè)👌量，流量計上遊直(zhi)管段長度約爲 6Dn（Dn爲(wei)渦輪流量計口徑(jìng)，mm），下遊直管段長度(dù)約爲4Dn。此外，7km管道沿(yán)線地勢高低🏒不平(ping)，加之煤層氣氣質(zhì)水含量較大，導緻(zhi)在低窪處極易形(xing)成 積液，積液也會(hui)造成脈動流。2014年8—10月(yuè)期間，下遊❗公司發(fa)現正供銷🥵差持續(xu)增大時，對A分輸站(zhàn)和B分輸站的渦輪(lun)流量計進行👈了标(biao)定，但标定💋結果均(jun)爲合 格。随後下遊(you)公司在2014年11月5—7日對(duì)A至B分輸站段管線(xian)進行了清管作業(ye)，共✉️清出污水雜質(zhi)🈲約23t，清☂️管完成後正(zhèng)供銷差明顯減小(xiao)。清管前後實際供(gong) 銷差數據如表6所(suǒ)示。

　　除此之外，通過(guo)日常運行監測，供(gong)氣瞬時流量每次(ci)顯示數據都在變(bian)化，且在一定時間(jian)内在1個值上下❌頻(pin)繁🥰波動👄（波動幅度(dù)約爲±20%）。綜合上述情(qíng) 況，該輸氣管道存(cún)在🐇脈動流的可能(neng)性很大。脈動流會(huì)造成正供🤞銷差影(yǐng)響🏃🏻‍♂️，對下遊接氣單(dān)位不利，因此有必(bi)要對脈動流的影(yǐng)響📞進行修正。
4結語(yu)
　　目前，山西省絕大(dà)多數分輸站未安(an)裝在線色譜儀，且(qiě)直接測量脈動流(liu)流量的計量表還(hai)未被廣泛應用于(yú)實際生産中。探究(jiu)表明，山西省非常(cháng)規天然氣的組 分(fen)和脈動流輸氣均(jun1)會使渦輪流量計(jì)産生無法通過定(dìng)期檢定來消除的(de)正❄️向系統誤差。因(yin)此，爲确保作爲上(shang)下遊貿易交接依(yi)據的計🥰量表測量(liang)的精度，保證公平(ping)🐕交易，可通 過誤🏃‍♂️差(cha)分析修正、組分修(xiū)正、優化工🔆藝等方(fāng)✨式對現渦輪流量(liang)直接測量結果進(jin)行修正。
a)天然氣組(zǔ)分影響的修正建(jiàn)議。結合實際工況(kuàng)條件，合理調整渦(wo)輪流量計的壓縮(suo)因子和天然氣組(zu)分；當精🐅度要求較(jiào)高時，采取🌈安裝在(zai)線分析儀的方式(shì)實時更新流量計(jì)參數。
b)脈動流影響(xiang)的修正建議。通過(guo)工藝優化、改造，使(shi)流體通😘過流量計(jì)時基本穩定；選定(dìng)合适的流量計型(xíng)号；實測脈☎️動流特(te)性，理論🌈計算或實(shi)驗室試驗分析測(ce)量誤差，與結算方(fang)進✊行誤差🚶修正；采(cai)用誤差測量🆚設備(bei)對測💜量誤差進行(háng)測量和修正，并以(yǐ)此作爲結算依據(jù)。

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