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气体涡轮流量计在天然气交接计量中验证

发布时间:2017-10-20 09:31:43
 

配气站的天然气流量计作为贸易交接过程中最重要的设备,其计量数据将直接影响供需双方的经济利益。只有在国家规定的标准参比条件下的气体流量才真实地反映用户的实际用气量。此时选用的流量计必须具备温度、压力、压缩系数等参数的补偿能力才能计算出标况下的气体流量,才可满足贸易交接计量的要求。所以,在配气站应选用温压补偿型气体涡轮流量计作为天然气贸易交接计量的流量计。
在涡轮流量计送检定站进行检定时,检定站一般只针对磁电转换器发出的脉冲数进行核对,即被检涡轮流量计的磁电转换器发出的脉冲数与标准表发出的脉冲数相比较,如误差在允许的范围之内,则认为被检涡轮流量计符合标准要求,根据该流量计与标准表比对的结果判断相应的准确度等级,出具检定合格证书,即可用于天然气贸易交接。这种检定方法现在常被运用在对工作计量器具的检定中,用于检测涡轮流量计在流量测量过程中的偏差程度。
但对于分体式温压补偿型气体涡轮流量计(双显示式),检定时缺少对机械式计数器与显示仪表之间传输过程可靠性的确认。压力传感器和温度传感器采集到的工况压力、工况温度,以及机械式计数器测量到的工况体积流量等数据,需要传输到显示仪表(体积修正仪或流量计算机),经其按国际标准要求进行计算得到标况下体积流量。
如果此传输过程出现偏差,流量计的体积修正仪或流量计算机所计算出的瞬时流量、累积流量等参数都会出现偏差,无法保证流量计仍能维持原有的准确度等级,同时也违背了天然气贸易交接应确保公平、公正的原则。因此,如何验证流量计的机械式计数器与显示仪表之间传输过程的可靠性,也应该是流量计用户考虑的问题。
一、分体式涡轮流量计传输过程的验证探究
由气体状态方程式(1)可知,流量计在标况下瞬时体积流量是由未经修正(即工况)的瞬时体积流量、介质压力、介质温度、工作状态下的压缩系数及标准状态下的压缩系数等参数计算而得。

式中:Qn-标准状况下的体积流量,Nm3/h;Tg-介质的绝对温度(273.15+)K;Qg-未经修正的体积流量,m3/h;t-被测介质摄氏温度,℃;Pg-流量计压力检测点处的表压,kPa;Zn-标准状态下的压缩系数;Pa-当地大气压,kPa;Zg-工作状态下的压缩系数;Pn标况大气压(1O1.325kPa);Tn-标准状态下的绝对温度293.15k(20℃)。
其中工况下的瞬时体积流量由流量计机械式计数器测量得到,介质压力和介质温度在一次仪表处进行实际测量得到,工作状态下的压缩系数及标准状态下的压缩系数可以由天然气压缩系数计算公式得到。
由气体状态方程式(1)计算得出的标况下瞬时体积流量即为流量测量的理论值,以此理论值与流量计计量得到的标况下瞬时体积流量相比较,可以验证流量计在传输过程产生的偏差。验证过程中两种体积流量之间的偏差如果在一定范围内可以被接受(一般在0.3%以内),那么则认为流量计的机械式计数器与显示仪表在传输过程未失真,此流量计可以用于天然气贸易交接计量。
2015年7月,新疆油田公司风城3#配气站的ITON涡轮流量计在现场验收时就进行了此项内容的验证,对该站在用的3套 ITON公司生产的分体式温压补偿型气体涡轮流量计(双显示式)分别选取了3组数据(工况压力、工况温度、工况压缩系数、标况压缩系数、工况流量、标况流量),将流量计测量的标况流量与由气态方程计算出的理论标况流量进行对比,得出两者误差,根据误差判断在传输过程的失真程度。
按国家标准要求对风城3#配气站取样得到的天然气组分报告,详细数据如表1所示。

根据表1中的天然气组分,以及介质的工作压力、工作温度可计算出工况压缩系数Zg,根据国家标准中天然气标准参比条件,可计算出标况压缩系数Zn。
表2列出了风城3#配气站在用的2#涡轮流量计和3#涡轮流量计在验证过程中的详细数据。

由表2可知,经过验证2#涡轮流量计和3#涡轮流量计的误差均在0.3%以内,因此可认为以上这两套流量计的机械式计数器与显示仪表在传输过程中的误差可被接受,此两套涡轮流量计准确度符合标准要求,可用于天然气贸易交接过程。
二、小结
1、采用分体式温压补偿型气体涡轮流量计的用户应考虑数据在机械式计数器与显示仪表传输过程中产生的失真问题。
2、此方法虽然仅在涡轮流量计上进行了验证,但根据验证理论可知,此方法也可用于其他类型的流量计,如超声流量计。