天然氣是非常重要的清潔優(yōu)質(zhì)動(dòng)力，已廣泛地用于國(guó)民生產(chǎn)和日子的各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)在，在世界動(dòng)力消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，天然氣消費(fèi)占動(dòng)力消耗總量的比例逐漸進(jìn)步。在天然氣產(chǎn)業(yè)的飛速開(kāi)展過(guò)程中，天然氣動(dòng)力的有用計(jì)量，是科學(xué)管理動(dòng)力，完成節(jié)能降耗，進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益的重要手法。怎樣將天然氣丈量外表與計(jì)量基規(guī)范樹(shù)立起有用的溯源鏈，保證其量值、可靠和統(tǒng)一也是必須得以注重的命題。經(jīng)過(guò)多年的探究和開(kāi)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外已在天然氣生產(chǎn)、交易和運(yùn)用中開(kāi)展了大量天然氣計(jì)量辦法，這些辦法首要可歸結(jié)為流量計(jì)量和能量計(jì)量?jī)纱箢?lèi)。本文簡(jiǎn)要梳理了現(xiàn)有的各類(lèi)天然氣計(jì)量辦法及各自特點(diǎn)，并就現(xiàn)在國(guó)內(nèi)天然氣計(jì)量存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論。

 

1天然氣流量計(jì)量技能

國(guó)內(nèi)遍及運(yùn)用的最經(jīng)典的天然氣計(jì)量辦法是體積流量計(jì)量，指計(jì)量必定時(shí)間內(nèi)流經(jīng)關(guān)閉管道橫截面的天然氣體積流量。隨著天然氣在一次動(dòng)力中的比例逐年添加，天然氣流量計(jì)的運(yùn)用數(shù)量急劇添加，種類(lèi)日益增多，常用的用于天然氣體積流量計(jì)量的外表包含差壓式流量計(jì)（如孔板）、速度式流量計(jì)（如渦輪流量計(jì)）、容積式流量計(jì)（如羅茨流量計(jì)）等。

 

因?yàn)橛糜谔烊粴饨灰子?jì)量的天然氣流量外表須經(jīng)過(guò)嚴(yán)厲的周期檢定或校準(zhǔn)，因而很多都相繼建成了具有較高水平的天然氣流量規(guī)范設(shè)備，并形成了相應(yīng)的天然氣流量量值溯源系統(tǒng)或傳遞系統(tǒng)?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外天然氣體積流量規(guī)范設(shè)備首要選用直排法和環(huán)道法兩種辦法。

 

直排法使用輸氣管線(xiàn)上下游或高低壓儲(chǔ)氣庫(kù)之間的壓差來(lái)完成氣體直排，從而完成體積流量檢測(cè)。常用的直排法氣體流量規(guī)范設(shè)備的類(lèi)型，原理，介質(zhì)和不確定度如表1所示。現(xiàn)在，除石油天然氣大流量站少數(shù)幾套規(guī)范設(shè)備選用天然氣實(shí)流介質(zhì)，并完成了壓力可在必定范圍內(nèi)可調(diào)外，其他直排法規(guī)范設(shè)備大多選用空氣作為丈量介質(zhì)且壓力溫度不可調(diào)理。

 

環(huán)道法氣體流量規(guī)范設(shè)備使用一臺(tái)循環(huán)動(dòng)力設(shè)備將低壓氣體增壓，并在檢測(cè)管路形成一個(gè)閉環(huán)通道進(jìn)行天然氣流量計(jì)檢定或校準(zhǔn)作業(yè)。所選用的介質(zhì)氣體有天然氣、空氣、二氧化碳等。環(huán)道法天然氣流量規(guī)范設(shè)備對(duì)外部氣源的依賴(lài)性小，可在必定范圍內(nèi)完成壓力和溫度操控，便于在所需要的特定的溫度壓力條件下進(jìn)行流量計(jì)檢定或校準(zhǔn)，氣體也可以根據(jù)需要進(jìn)行替換，因而表現(xiàn)出較好的使用遠(yuǎn)景。從二十世紀(jì)90年代起，在美國(guó)、加拿大、歐洲相繼建成了氣體環(huán)道用于氣體流量外表的檢測(cè),達(dá)到的不確定度在0.15%~0.27%(k=2)之間。我國(guó)的氣體環(huán)道起步較晚，直到近幾年才開(kāi)端關(guān)注其在天然氣流量外表檢測(cè)中的使用價(jià)值，并在北京、內(nèi)蒙、武漢等地開(kāi)端規(guī)劃建造此類(lèi)氣體流量規(guī)范設(shè)備，望趕快完成突破和使用。

 

值得一提的是，近幾年壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）快速開(kāi)展，國(guó)內(nèi)CNG和LNG加氣機(jī)遍及選用質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行流量計(jì)量。加氣機(jī)的檢定也遍及開(kāi)端選用與國(guó)際規(guī)范一致的質(zhì)量流量(kg)為計(jì)量單位，由此促進(jìn)了天然氣質(zhì)量流量計(jì)量的開(kāi)展。根據(jù)質(zhì)量計(jì)量的天然氣規(guī)范設(shè)備首要包含質(zhì)量法氣體流量規(guī)范設(shè)備和規(guī)范表法氣體流量規(guī)范設(shè)備。前者使用電子天平作為主規(guī)范器，首要用于送檢加氣機(jī)和加氣機(jī)檢定裝置的檢定/校準(zhǔn)，后者首要選用質(zhì)量流量計(jì)作為主規(guī)范器，用于加氣機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)檢定。

 

2天然氣能量計(jì)量技能

天然氣作為用于焚燒的動(dòng)力，其要害價(jià)值在于其供給的熱量。而天然氣是一種多組分混合氣體,因?yàn)楫a(chǎn)地來(lái)歷不同，各組分及含量也存在差異，這使得不同來(lái)歷的同樣體積/質(zhì)量的天然氣，其焚燒產(chǎn)生的能量也不同。因而，從科學(xué)公平計(jì)量的視點(diǎn)看，天然氣能量計(jì)量比流量計(jì)量更加合理。

 

天然氣的能量計(jì)量是在體積丈量的根底上,再丈量天然氣發(fā)熱量，用天然氣單位體積的熱量乘以天然氣體積，以取得流經(jīng)關(guān)閉管道橫截面的天然氣總能量。

 

天然氣能量核算公式為：

 

E=Q×Hs(1)

 

其間E為天然氣能量，Q為天然氣體積流量，Hs為單位體積天然氣的發(fā)熱量。

 

丈量天然氣體積流量的設(shè)備首要有孔板，超聲流量計(jì)、渦輪流量計(jì)，旋進(jìn)漩渦流量計(jì)和腰輪流量計(jì)等。發(fā)熱量包含直接測(cè)定及直接測(cè)定兩種辦法。直接測(cè)定法運(yùn)用天然氣組成來(lái)核算天然氣發(fā)熱量，天然氣組成一般選用氣相色譜儀取得，日常計(jì)量交代大多選用此法。直接測(cè)定是經(jīng)過(guò)焚燒必定量的氣體直接取得氣體的發(fā)熱量，一般作為氣相色譜直接測(cè)定法的核對(duì)和保證手法。

 

能量計(jì)量中流量及發(fā)熱量均應(yīng)溯源至計(jì)量基規(guī)范。流量丈量外表應(yīng)選用氣體流量計(jì)量規(guī)范設(shè)備溯源至基規(guī)范。發(fā)熱量直接測(cè)定的量傳和溯源經(jīng)過(guò)氣體規(guī)范物質(zhì)進(jìn)行。

 

我國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)根本具備施行能量計(jì)量的技能根底和條件，即包含體積流量計(jì)量技能、發(fā)熱量測(cè)定技能、能量測(cè)定規(guī)范系統(tǒng)及能量測(cè)定量傳溯源系統(tǒng)在內(nèi)的較為完整的配套技能，整體技能水平也在不斷進(jìn)步，但能量計(jì)量現(xiàn)在沒(méi)有得以全面推廣施行。

 

 

3天然氣計(jì)量問(wèn)題討論

3.1 實(shí)流檢定/校準(zhǔn)問(wèn)題

 

隨著天然氣工業(yè)的快速開(kāi)展,特別是輸氣管網(wǎng)的大規(guī)模建造,用于天然氣計(jì)量的流量外表日益增多,其作業(yè)壓力和溫度范圍不斷擴(kuò)大。然而現(xiàn)在對(duì)天然氣流量外表進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)還大多選用以空氣為丈量介質(zhì)的氣體流量規(guī)范設(shè)備在常溫常壓下進(jìn)行。因?yàn)榭諝馀c天然氣的物性差異，加上壓力、溫度等各種因素的影響，容易形成計(jì)量誤差。

 

選用實(shí)際天然氣介質(zhì)在接近實(shí)際操作條件下進(jìn)行檢定/校準(zhǔn),可以減小介質(zhì)物性參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)對(duì)流量計(jì)的影響,是天然氣交易計(jì)量中更為有用且優(yōu)先推薦的辦法?，F(xiàn)在隨著國(guó)內(nèi)外實(shí)流檢定技能的成熟,天然氣流量量值溯源正逐漸向?qū)嵙鳈z定/校準(zhǔn)方向開(kāi)展。

 

然而現(xiàn)在國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)幾家機(jī)構(gòu)具有天然氣實(shí)流檢測(cè)設(shè)備，其檢測(cè)本錢(qián)高、周期長(zhǎng)，受環(huán)境的影響大，此外還有溫度不可調(diào)等缺陷，致使天然氣實(shí)流檢測(cè)辦法的使用遭到很大約束，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足日益添加的天然氣流量外表的檢測(cè)需求。新式的天然氣環(huán)道設(shè)備有望滿(mǎn)足實(shí)流檢定/校準(zhǔn)的需求，值得加速研究和使用。

 

3.2 在線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)問(wèn)題

 

天然氣流量外表的檢定/校準(zhǔn)包含離線(xiàn)和在線(xiàn)兩種辦法?，F(xiàn)在大多數(shù)情況采取的是離線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)。離線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)的缺陷在于操作較為繁瑣,檢定/校準(zhǔn)需要時(shí)間較長(zhǎng),企業(yè)本錢(qián)添加。此外，離線(xiàn)檢定/校按時(shí)實(shí)驗(yàn)室的裝置條件和工況條件與在流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件不一致,會(huì)對(duì)計(jì)量成果帶來(lái)無(wú)法修正的誤差。

 

在線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)可有用減小上述影響,是進(jìn)步流量計(jì)量度、可靠性和削減計(jì)量本錢(qián)的最有用的辦法。但現(xiàn)在真實(shí)實(shí)用的天然氣流量外表在線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)技能還較少，怎樣研究和開(kāi)展在線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)技能，并從計(jì)量技能法規(guī)上對(duì)檢定/校準(zhǔn)辦法、環(huán)境條件、裝置條件等予以規(guī)范需要進(jìn)一步探究。

 

3.3 能量計(jì)量的施行問(wèn)題

 

天然氣能量計(jì)量是現(xiàn)在國(guó)際上更流行的用于交易和消費(fèi)的計(jì)量結(jié)算辦法。北美、南美、歐洲和亞洲大多數(shù)的天然氣交易、運(yùn)送和終端消費(fèi)均選用能量來(lái)計(jì)量和結(jié)算費(fèi)用。

 

盡管我國(guó)現(xiàn)在已開(kāi)始形成了能量計(jì)量系統(tǒng)，流量和發(fā)熱量丈量設(shè)備、設(shè)備檢定技能法規(guī)、賦值辦法、丈量規(guī)范、量傳和溯源鏈已日趨齊備，可開(kāi)始滿(mǎn)足能量計(jì)量的使用要求。但在氣體規(guī)范物質(zhì)制備、發(fā)熱量直接測(cè)定技能方面還需進(jìn)一步進(jìn)步，法律法規(guī)及能量計(jì)量規(guī)范系統(tǒng)也需進(jìn)一步完善，管理制度還有待樹(shù)立，以趕快適應(yīng)和推廣從流量計(jì)量到能量計(jì)量的改變。

 

此外，施行能量計(jì)量是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，觸及面廣，需要在技能，法規(guī)、方針、價(jià)格系統(tǒng)等多方面聯(lián)合推進(jìn)。

 

4結(jié)論

本文對(duì)天然氣流量計(jì)量技能和能量計(jì)量技能的開(kāi)展現(xiàn)狀和特點(diǎn)進(jìn)行了綜述，并對(duì)天然氣計(jì)量存在的問(wèn)題進(jìn)行了討論。現(xiàn)有技能開(kāi)展表明，有必要趕快推進(jìn)天然氣交易交代從流量計(jì)量向能量計(jì)量的改變，并著力解決天然氣流量外表的實(shí)流檢定/校準(zhǔn)和在線(xiàn)檢定/校準(zhǔn)問(wèn)題。