石油天然气用仪表技术分析
栏目:技术支持 发布时间:2021-03-05
影响天然气领域贸易结算准确性的因素很多。这些影响不能按照测量标准的要求来控制,比如气质条件或安装条件的影响。因此,一些新的流量计(如超声波流量计)应运而生,并在校准站进行了测试。超声波流量计的测量精度优于0.5%,具有精度高、重复性好、量程比宽、抗干扰能力强、维护量少、双向流量可测等特点。
1.天然气流量测量技术背景。
当前,中国进入了转变经济发展方式、调整产业结构的关键时期。随着“低碳经济”时代的到来,使用清洁绿色能源已经成为社会发展的必然趋势。天然气已广泛应用于城市燃气、工业企业、电力运输等行业。“十五”和“十一五”期间,按照“西气东输、南水北调、海空登陆”的发展战略,加强了以天然气管道、双线和重点联络线为基础的建设。天然气管网和配套基础设施的快速发展极大地促进了天然气的应用。
天然气应用的发展对天然气流量测量技术提出了新的要求。流量计的性能受高压和介质成分变化等因素的影响,往往不能准确反映其计量性能。传统的以空气为检测介质的质量流量计量或体积流量计量已经不能满足天然气能源计量的需求。因此,天然气的合理使用和公平交易对科学的计量手段和可靠的计量数据提出了更高的要求。
2.天然气流量测量的现状。
随着国内外实流检定技术的发展,天然气流量值的溯源逐渐向实流检定方向发展,即在实际天然气介质和接近实际工况的条件下进行流量子参数(如压力、温度、气体质量成分和总流量)的动态溯源。
目前,我国已有原标准装置和溯源性,已建成大庆总站、成都分站、南京分站油气大流量计量站。此外,重庆还拥有一套适用于低压、中流量天然气流量测量检测的天然气介质和pVTt装置,以及部分移动式天然气流量测量检定装置。
国外天然气流量计的检定逐渐从重视干标法转向实流检定,先后出现了许多实流检定实验室,如科罗拉多工程实验室(CEESI)、西南研究院(SWRI)、荷兰计量院(NMI)、加拿大校准站(TCC)、德国检测站(Pigsar)、英国工程实验室(NEL)、日本计量院(NRLM)等。
3.天然气实际流量计量装置的设计方案。
3.1开环系统方案介绍。
开环系统一般在天然气管道上搭建校验装置,有一个或多个天然气消耗量大的下游用户。检定装置从上游高压管道取气,向下游低压管道排气,检定系统管道中的天然气同时流经被测流量计和标准流量计,实现流量测量。通过对成分分析仪的实时监控,通过转换可以获得与能量测量相对应的校正信息。
开环系统主要包括:天然气过滤分离及温湿度调节系统、多级压力/流量调节系统、工作水平标准装置、检定水平标准装置、二级标准、氮气吹扫系统等。、以及配套的天然气组分、露点、温度、压力和可燃气体报警检测设备。具体如下:
3.1.1天然气过滤分离及温湿度调节系统应安装在天然气引入验证系统的初始端。
过滤分离系统过滤气源中的杂质和水分,保证检定用气体的单相性和清洁度,使检定段管道中介质的温度和湿度满足检测条件。
3.1.2多级压力/流量控制系统采用自动控制理论结合计算机技术对试验管道进行控制。
压力和流量,使检定过程中的压力波动和流量变化满足相关技术要求。
3.1.3工作级标准装置、检定级标准装置和次标准工作级标准装置是测量流量计的标准装置,由多个并联安装的涡轮流量计组成。它们灵敏度高、重复性好、测量范围宽,适用于高压大流量工作标准;检定标准装置选用超声波流量计,无运动部件,自诊断能力强,能实现检测过程的诊断和错误报警;由临界流量喷嘴组成的二级标准装置无运动部件,长期稳定性好。其工作原理和测量关键参数与涡轮流量计不同,是一种理想的二级标准。
3.1.4氮气吹扫系统。
它使空气和天然气始终保持隔离,是仪器或运动部件装卸过程中的安全保障系统。
3.1.5应使用在线温度变化、压力变化、露点仪器、色谱仪等测试设备的测量手段对部件的露点、温度和压力进行验证。
对介质的温度、压力、相变和成分进行定量分析,得出温度、压力、相变和成分对测量结果的影响,并建立校正曲线,为流量计在工作条件下的准确使用提供测量保证。
3.2闭环系统方案介绍。
在闭环系统中,验证装置建立在封闭的管道上,管道中的介质流经泵送设备。管道中的天然气同时流经被测流量计和标准流量计,实现校准。与开环系统相比,闭环系统的介质独立于输气管道循环,不受施工现场、上下游管道压力和容量的限制,介质组成和压力可根据检测需要进行调整。
但闭环系统的压力和流量波动会叠加在循环回路中,这就对泵送设备、压力/流量调节系统和稳压装置提出了更高的设计要求。
目前,国内外还没有闭环系统的成功案例。
4.结束语。
虽然天然气能量测量技术已经发展了20多年,但直接测量天然气能量的系统仍在开发中。从学科分类来看,天然气能量测量属于计量学,能量测量不仅涉及物理测量领域的流量测量,还涉及化学测量领域的分析测试。因此,测量结果在价值转移和可追溯性标准方面的复杂性增加了。近年来,我国在体积测量领域达到了国际先进水平。然而,无论是直接测量还是间接测量,热值测量领域与国外先进水平相比仍存在许多不足。
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