天然气计量技术-基础知识

天然气计量技术讲座

1基础知识大庆油田工程有限公司计量检定室第1页，共21页。2022/11/3021.1概述

天然气是一种洁净的燃料和优质的化工原料，在世界能源结构中所占比例正在不断上升。在我国，天然气价格从改革开放前的0.03调整至今的1.50元左右（某些地方的民用气在2元以上），天然气将会成为我国的主要能源之一。所以说，天然气计量是非常重要的。图1.1天然气在能源中所占的比例第2页，共21页。2022/11/3031.2流量测量

天然气流量测量是测定单位时间内流经封闭管道横截面的天然气量。有体积量、质量和能量之分。天然气流量计量是组合量测量，与其它热工参数测量相比，天然气流量测量有其自身的特点。1.2.1对流体流动状态的控制流量测量的理论是建立在一定的流动状态下，不同类型的流量计有不同的工作原理，对流动状态的要求也各不一样。要准确测量流量，必须按所选择的流量计的要求控制好流态。第3页，共21页。2022/11/304图1.2空间双弯头流态第4页，共21页。2022/11/305流量测量的特点1.2.2对流体物质属性的控制

不同的流体其物理化学性质不同，对流量计的要求也不同。流量计的结构设计、安装设计、检定和校准要求等要求适应被检流体的属性。1.2.3对流体清洁程度的控制气体中含有过多的液体和固体微粒，不但对流量计的正常工作有影响，同时也影响流量测量的准确度。不同类型的流量计对流体清洁度的要求不同。第5页，共21页。2022/11/306流量测量的特点1.2.4相关参数的准确测量

流量测量是组合量的测量，要准确测量流量，首先是准确测量各相关参数。1.2.5应考虑节约能源

天然气的输送是靠压差进行的，必要时不要进行增压。在对其计量时，所选流量计的压损也是必须考虑的因素之一。第6页，共21页。2022/11/307流量测量的特点1.2.6标准状态条件的规定无论是体积计量或能量计量，都要求有一个参比条件。目前各国的参比条件各不相同，但可进行换算。ISO13223规定的标准参比条件：101.325kPa,15℃美国的标准参比条件：14.7psi,60℉欧洲的标准参比条件：101.325kPa,0或15℃我国的标准参比条件：101.325kPa,20℃第7页，共21页。2022/11/308流量测量的特点1.2.7测量过程中的安全性由于天然气是易燃、易爆的混合气体，某些天然气还含有有毒的硫化物，故在确保计量准确的同时，安全计量是极其重要的。第8页，共21页。2022/11/3091.3压力测量

压力是流量从工作条件换算成标准参比条件必需的参数，某些类型流量计的流量计算还需要压力数据。在计量中常用的压力测量设备是压力变送器。第9页，共21页。2022/11/30101.4温度测量

温度也是流量从工作条件换算成标准参比条件必需的参数，某些类型的流量计在计算流量时，要用到温度数据。第10页，共21页。2022/11/30111.5压缩因子测量

压缩因子是不同条件体积换算必要的参数，某些类型流量计计算流量时需用此参数。压缩因子有工作条件和标准参比条件之分。工作条件压缩因子（Zf)通常的测量方法是计算。目前计算方法标准有：ISO12213，AGA8号报告，GB/T17747和NX-19。前三种方法在管输条件下计算的不确定度不大于0.1%，后一种方法为0.3~0.5%.

标准参比条件下的压缩因子（Zn)的计算方法标准有ISO6976，ASTMD3588和GB/T11062。第11页，共21页。2022/11/3012压缩因子测量

在孔板等流量计的标准参比条件体积流量计算公式中，也出现过超压缩因子（FZ）。计算公式如下：第12页，共21页。2022/11/30131.6密度测量

密度是质量与体积和不同条件下体积之间换算必需的参数；某些流量计计算流量时，也需要此参数。密度也有工作条件和标准参考比条件之分。密度（）可用状态方程计算得到，计算公式如下：第13页，共21页。2022/11/3014密度测量

标准参比条件下的密度（n）除可以用上述公式计算外，也可用ISO6976，ASTMD3588和GB/T11062标准中规定的方法计算。在某些流量计算中，也有用标准参比条件下的相对密度（即相同状态天然气密度与空气密度a

之比），计算公式如下：密度和相对密度也可用仪器在线或离线测量。第14页，共21页。2022/11/30151.7发热量测量天然气发热量测量有直接和间接两种方法。1.7.1直接测量法发热量直接测量法有水流式和气流式两种。气流式对设备和环境的要求比水流式严格，但准确度和灵敏度高。美国70年代使用的是水流式，80年代以气流式（ASTMD1826）取代了水流式。我国用于煤气发热量测量的标准GB12206采用的是水流式。1.7.2间接测量法发热量间接测量法是利用组成分析数据进行计算。国内外标准有ISO6976、ASTMD3588和GB/T11062。第15页，共21页。2022/11/30161.8动力粘度测量

动力粘度主要用于计算雷诺数。目前流量测量标准中都使用甲烷的粘度代替天然气粘度。第16页，共21页。2022/11/30171.9雷诺数计算

雷诺数是表征流动介质流动特性的无因次量纲，计算公式如下：第17页，共21页。2022/11/30181.10等熵指数计算

等熵指数（）是气体差压式流量计流量计算的物性参数。可由等压热容（CP）和等容热容（CV）计算得到，计算公式如下：目前流量测量标准中，天然气等压和等容热容的计算都是使用甲烷计算值代替。第18页，共21页。2022/11/30191.11天然气组成分析

天然气组成数据是计算上述物性参数所必需的数据。不同气质所含重烃组份各不一样，其分析方法也不一样。对于管输质量气体，一般只分析至C6+。分析方法标准为GB/T13610。对于井口和管输原料气，含有重烃组分，可用能分析至C16+的GB/T17281方法。天然气分析的仪器为气相色谱仪。天然气取样方法标准为GB/T13609。第19页，共21页。2022/11/30201.12计量系统的检定

检定分为强制性检定和非强制性检定(校准)

强制性检定的依据是“计量法”及实施细则,

用于贸易交接,安全环保,医疗卫生……等实行强制性检定.

强制性检定由国家受权的计量技术机构来完成.

计量检定执行国家标准和计量检定规程检定合格发检定合格证

第20页，共21页。内容梗概天然气计量技术讲座。天然气是一种洁净的燃料和优质的化工原料，在世界能源结构中所占比例正在不断上升。天然气流量测量是测定单位时间内流经封闭管道横截面的天然气量。要准确测量流量，必须按所选择的流量计的要求控制好流态。天然气的输送是靠压差进行的，必要时不要进行增压。在对其计量时，所选流量计的压损也是必须考虑的因素之一。在计量中常用的压力测量设备是压力变送器。压缩因子有工作条件和标准参比条件之分。前三种方法在管输条件下计算的不确定度不大于0.1%，后一种方法为0.3~0.5%.。密度是质量与体积和不同条件下体积之间换算必需的参数。密度也有工作条件和标准参考比条件之分。密度和相对密度也可用仪器在线或离线测量。发热量直接测量法有水流式和气流式两种。美国70年代使用的是