三聲道流量計(jì)課件

天然氣計(jì)量技術(shù)1概述1.1天然氣計(jì)量方式在此談?wù)摰奶烊粴庥?jì)量是指天然氣貿(mào)易交接計(jì)量，有如下三種計(jì)量方式(結(jié)算單位)：體積計(jì)量，以標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的體積作為商品天然氣貿(mào)易結(jié)算的單位；質(zhì)量計(jì)量，以質(zhì)量作為商品天然氣貿(mào)易結(jié)算的單位，一般用于液化天然氣的貿(mào)易計(jì)量；能量計(jì)量，以標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的能量作為商品天然氣貿(mào)易結(jié)算的單位。1.2天然氣計(jì)量目的天然氣計(jì)量的目的為：保證提供商品天然氣的質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)的要求；保證測(cè)量的天然氣交接量公平公正、合法和準(zhǔn)確。1.3天然氣計(jì)量特點(diǎn)天然氣貿(mào)易交接計(jì)量如下特點(diǎn)：公平公正，要求整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)符合相關(guān)法律法規(guī)的要求，并得到雙方的認(rèn)可；合法，所有計(jì)量參數(shù)的測(cè)量方法都有標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程可依，相應(yīng)的計(jì)量器具都按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)；準(zhǔn)確，計(jì)量系統(tǒng)中計(jì)量器具的準(zhǔn)確度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中對(duì)應(yīng)等級(jí)的最低準(zhǔn)確度要求；經(jīng)濟(jì)，在保證準(zhǔn)確度的前提下，應(yīng)考慮投資回報(bào)率問(wèn)題。2天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)2.1概述天然氣流量計(jì)量的一個(gè)重要目的是用于貿(mào)易結(jié)算，為了保證計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確，要求使用科學(xué)的、成熟的和實(shí)用的計(jì)量方法以保證計(jì)量結(jié)果的統(tǒng)一。而保證計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確和統(tǒng)一的最佳方法是用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定允許使用的計(jì)量方法。各國(guó)及某些機(jī)構(gòu)都為制定相應(yīng)的計(jì)量方法標(biāo)準(zhǔn)予以高度重視，具有代表性和先進(jìn)性的國(guó)家和機(jī)構(gòu)有美國(guó)的石油協(xié)會(huì)（API）、氣體協(xié)會(huì)（AGA）、材料測(cè)試協(xié)會(huì)(ASTM)及氣體加工協(xié)會(huì)(GPA)、歐共體（EN）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際法制計(jì)量組織(OIML)。2.2計(jì)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)2.3流量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)

2.4組成分析測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)2.5物性參數(shù)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)3標(biāo)準(zhǔn)參比條件標(biāo)準(zhǔn)參比條件有壓力、溫度和濕度三個(gè)因素。世界各國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)參比壓力都采用101.325kPa，而溫度則與地理位置和傳統(tǒng)歷史有關(guān)，有0、15、20、25℃，對(duì)于濕度，一般使用兩種極端，即：干氣或飽和水。體積計(jì)量和發(fā)熱量測(cè)量都要求規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)參比條件，體積計(jì)量一般只規(guī)定壓力和溫度兩個(gè)因素；發(fā)熱量有壓力、溫度和濕度三個(gè)因素，溫度有燃燒溫度和體積計(jì)量溫度兩種，也有使用一種溫度或兩種溫度相同。ISO13443規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參比條件為101.325kPa、15℃和飽和水，并推薦成員國(guó)使用，但各國(guó)都根據(jù)自己的規(guī)定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)參比條件。我國(guó)使用的參比條件是101.325kPa，20℃。4天然氣的組成分析

天然氣組成分析和物性參數(shù)測(cè)定是為天然氣勘探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在計(jì)量領(lǐng)域中，天然氣組成分析和物性參數(shù)測(cè)定的目的是為流量測(cè)量提供物性參數(shù)數(shù)據(jù)。天然氣組成分析在常規(guī)分析和延伸分析兩種。對(duì)于管輸天然氣，一般只涉及到常規(guī)分析，最高組成分析至C8。對(duì)于井口和管輸原料氣，含有重?zé)N組分，需要進(jìn)行延伸分析，即分析至C16+。在此只討論常規(guī)分析，分析使用的儀器為氣相色譜儀。天然氣常規(guī)分析已經(jīng)有成熟的標(biāo)準(zhǔn)方法，主要有ISO6974、ASTMD1945、GPA2261和GB/T13610四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，討論如下：ISO6974標(biāo)準(zhǔn)的名稱為“在一定不確定度下用氣相色譜法測(cè)定天然氣的組成”，由如下6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組成：ISO6974-1：2000，第1部分常規(guī)分析導(dǎo)則；ISO6974-2：2000，第2部分測(cè)量系統(tǒng)特性和數(shù)理統(tǒng)計(jì)；ISO6974-3：2000，第3部分用兩根填充柱測(cè)定氫、氦、氧、氮、二氧化碳和直至C8的烴類；ISO6974-4：2000，第4部分實(shí)驗(yàn)室和在線系統(tǒng)中用兩根色譜柱測(cè)定氮、二氧化碳、C1至C5及C6+的烴類；ISO6974-5：2000，第5部分實(shí)驗(yàn)室和在線系統(tǒng)中用三根色譜柱測(cè)定氮、二氧化碳、C1至C5及C6+的烴類；ISO6974-6：2000，第6部分實(shí)驗(yàn)室和在線系統(tǒng)中用三根毛細(xì)色譜柱測(cè)定氫、氦、氧、氮、二氧化碳和直至C8的烴類”。ASTMD1945和GPA2261都只有一個(gè)部份，GB/T13610是參照ASTMD1945制定的，它們的差別主要體現(xiàn)在適用范圍和操作條件上?？傮w而言，ISO6974標(biāo)準(zhǔn)具有其它ISO標(biāo)準(zhǔn)的共同特點(diǎn)，邏輯、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，分析條件規(guī)定詳細(xì)明確，使用者只能按其要求配置設(shè)備和操作。ASTM和GPA標(biāo)準(zhǔn)比較實(shí)用，只規(guī)定獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)所需的分析條件指示，使用體積條件由使用者靈活選擇，可操作性強(qiáng)。5超聲波流量計(jì)

5.1工作原理

用于天然氣流量測(cè)量的超聲流量計(jì)使用的是時(shí)間差法。圖5.1-1為直射式超聲流量計(jì)的工作原理示意圖。圖5.1-1工作原理圖在管壁兩邊安裝一對(duì)斜角為的超聲換能器，兩個(gè)換能器同時(shí)或定時(shí)向?qū)Ψ桨l(fā)射和接收對(duì)方的超聲信號(hào)。此時(shí)順流和逆流的接收時(shí)間為：式中：tab——超聲波從上游換能器傳至下游換能器所需要的時(shí)間；tba——超聲波從下游換能器傳至上游換能器所需要的時(shí)間；L——上下游換能器之間的距離；C——超聲波聲速；Vm——流體沿管徑方向的流速；

——超聲換能器與管徑方向的安裝角度。由上述兩式推導(dǎo)出流體流速和流量的計(jì)算公式如下：式中：q——流體在管道中的工況流量；A——管道橫截面積。由此可見(jiàn)，超聲流量計(jì)的測(cè)量精度取決于聲道長(zhǎng)度L和時(shí)間測(cè)量準(zhǔn)確度。5.2結(jié)構(gòu)根據(jù)換能器多少，目前氣體超聲流量計(jì)有一至六聲道流量計(jì)；根據(jù)超聲波在管壁上的反射情況，又可分為直射、單反射和雙反射三種。

5.2.1單聲道流量計(jì)一般都采用單反射技術(shù)，計(jì)量不確定度為1.0-2.0%5.2.2雙聲道流量計(jì)Daniel采用的是直射技術(shù)，不確定度為1.0-1.5%；Instromet采用的是雙反射技術(shù)，不確定度為0.7-1.0%；Controlotron采用的是單反射技術(shù)，不確定度為0.5%。5.2.3三聲道流量計(jì)

Instromet采用的是一個(gè)單反射和兩個(gè)雙反射技術(shù)，Controlotron采用單反射技術(shù)，不確定度為0.5-0.7%。5.2.4四聲道和五聲道流量計(jì)四聲道流量計(jì)：Daniel采用的是直射技術(shù)，不確定度為0.5%左右。五聲道流量計(jì)：目前只有Instromet公司推出此產(chǎn)品，有三個(gè)聲道采用單反射技術(shù)，兩個(gè)聲道采用旋轉(zhuǎn)方向相反的雙反射技術(shù)，對(duì)旋渦流的流量測(cè)量準(zhǔn)確度較高，不確定度為0.3~0.5%。5.2.5外夾式流量計(jì)Controlotron采用單反射技術(shù)生產(chǎn)了外夾式超聲流量計(jì)，不確定度為1.0%。

5.3計(jì)量特性工作原理簡(jiǎn)單，有望成為基準(zhǔn)流量計(jì)。測(cè)量準(zhǔn)確度高，量程比大，一般都是1：20，可達(dá)到1：100。適應(yīng)性強(qiáng)，上游最短10D(視廠家而定，最好25~30D，加流動(dòng)調(diào)節(jié)器)、下游5D；加上表體約20D，占地少。無(wú)可動(dòng)部件，可直接進(jìn)行清管作業(yè)。受壓力變化影響小，在最低使用壓力下校準(zhǔn)后，就可在全范圍內(nèi)使用。為高科技產(chǎn)品，各廠家的產(chǎn)品都有其獨(dú)特的專利技術(shù)，智能化軟件可以進(jìn)行自診斷并處理一些影響準(zhǔn)確度的干擾，一次性投資高。多聲道，尤其是五聲道流量計(jì)能適用多種流態(tài)。對(duì)有超聲干擾的場(chǎng)合慎用。5.4廠家簡(jiǎn)介目前生產(chǎn)超聲流量計(jì)的廠家有荷蘭的Instromet，美國(guó)的Daniel和Controlotron及挪威的Kongsberg等。各個(gè)廠都有其特別的技術(shù)。Instromet，

對(duì)超聲流量計(jì)有較系統(tǒng)的研究，有單聲道、雙聲