氣體渦輪流量計在天然氣交接計量中可靠性的驗證

配氣站的天然氣流量計作為貿(mào)易交接過程中***重要的設(shè)備,其計量數(shù)據(jù)將直接影響供需雙方的經(jīng)濟(jì)利益。只有在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)參比條件下的氣體流量才真實地反映用戶的實際用氣量，此時選用的流量計必須具備溫度、壓力、壓縮系數(shù)等參數(shù)的補償能力才能計算出標(biāo)況下的氣體流量，才可滿足貿(mào)易交接計量的要求，所以，在配氣站應(yīng)選用溫壓補償型氣體渦輪流量計作為天然氣貿(mào)易交接計量的流量計。

在渦輪流量計送檢定站進(jìn)行檢定時，檢定站一般只針對磁電轉(zhuǎn)換器發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行核對，即被檢渦輪流量計的磁電轉(zhuǎn)換器發(fā)出的脈沖數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表發(fā)出的脈沖數(shù)相比較，如誤差在允許的范圍之內(nèi)，則認(rèn)為被檢渦輪流量計符合標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)該流量計與標(biāo)準(zhǔn)表比對的結(jié)果判斷相應(yīng)的準(zhǔn)確度等級出具檢定合格證書，即可用于天然氣貿(mào)易交接。 這種檢定方法現(xiàn)在常被運用在對工作計量器具的檢定中，用于檢測渦輪流量計在流量測量過程中的偏差程度。

但對于分體式溫壓補償型氣體渦輪流量計（雙顯示式）， 檢定時缺少對機械式計數(shù)器與顯示儀表之間傳輸過程可靠性的確認(rèn)。 壓力傳感器和溫度傳感器采集到的工況壓力、工況溫度，以及機械式計數(shù)器測量到的工況體積流量等數(shù)據(jù)，需要傳輸?shù)斤@示儀表（體積修正儀或流量計算機）， 經(jīng)其按國際標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行計算得到標(biāo)況下體積流量。

如果此傳輸過程出現(xiàn)偏差，流量計的體積修正儀或流量計算機所計算出的瞬時流量、累積流量等參數(shù)都會出現(xiàn)偏差，無法保證流量計仍能維持原有的準(zhǔn)確度等級， 同時也違背了天然氣貿(mào)易交接應(yīng)確保公平、

公正的原則。 因此，如何驗證流量計的機械式計數(shù)器與顯示儀表之間傳輸過程的可靠性，也應(yīng)該是流量計用戶考慮的問題。

一、分體式渦輪流量計傳輸過程的驗證探究

由氣體狀態(tài)方程式（1）可知，流量計在標(biāo)況下瞬時體積流量是由未經(jīng)修正（即工況）的瞬時體積流量、介質(zhì)壓力、介質(zhì)溫度、工作狀態(tài)下的壓縮系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)等參數(shù)計算而得。

式中：Qn—標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量，Nm3/h；

Tg—介質(zhì)的溫度（273.15+t）K；Qg—未經(jīng)修正的

體積流量，m3/h；t—被測介質(zhì)攝氏溫度，℃；Pg—流量計壓力檢測點處的表壓，kPa；Zn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)；Pa—當(dāng)?shù)卮髿鈮海?/span>kPa；Zg—工作狀態(tài)下的壓縮系數(shù)；Pn—標(biāo)況大氣壓（101.325kPa）；Tn—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度293.15k（20℃）。

其中工況下的瞬時體積流量由流量計機械式計數(shù)器測量得到， 介質(zhì)壓力和介質(zhì)溫度在一次儀表處進(jìn)行實際測量得到， 工作狀態(tài)下的壓縮系數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓縮系數(shù)可以由天然氣壓縮系數(shù)計算公式得到。

由氣體狀態(tài)方程式（1）計算得出的標(biāo)況下瞬時體積流量即為流量測量的理論值，以此理論值與流量計計量得到的標(biāo)況下瞬時體積流量相比較，可以驗證流量計在傳輸過程產(chǎn)生的偏差。 驗證過程中兩種體積流量之間的偏差如果在一定范圍內(nèi)可以被接受（一般在0.3%以內(nèi)）， 那么則認(rèn)為流量計的機械式計數(shù)器與顯示儀表在傳輸過程未失真，此流量計可以用于天然氣貿(mào)易交接計量。

2015年7月，新疆油田公司風(fēng)城3#配氣站的ITON渦輪流量計在現(xiàn)場驗收時就進(jìn)行了此項內(nèi)容的驗證，對該站在用的3套ITON公司生產(chǎn)的分體式溫壓補償型氣體渦輪流量計（雙顯示式）分別選取了 3組數(shù)據(jù)（工況壓力、工況溫度、工況壓縮系數(shù)、標(biāo)況壓縮系數(shù)、工況流量、標(biāo)況流量），將流量計測量的標(biāo)況流量與由氣態(tài)方程計算出的理論標(biāo)況流量進(jìn)行對比，得出兩者誤差，根據(jù)誤差判斷在傳輸過程的失真程度。

按標(biāo)準(zhǔn)要求對風(fēng)城3#配氣站取樣得到的天然氣組分報告，詳細(xì)數(shù)據(jù)如表1所示。 根據(jù)表1中的天然氣組分，以及介質(zhì)的工作壓力、工作溫度可計算出工況壓縮系數(shù)Zg，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中天然氣標(biāo)準(zhǔn)參比條件，可計算出標(biāo)況壓縮系數(shù)Zn。

表2列出了風(fēng)城3#配氣站在用的2#渦輪流量計和3#渦輪流量計在驗證過程中的詳細(xì)數(shù)據(jù)。

由表2可知， 經(jīng)過驗證2#渦輪流量計和3#渦輪流量計的誤差均在0.3%以內(nèi)，因此可認(rèn)為以上這兩套流量計的機械式計數(shù)器與顯示儀表在傳輸過程中的誤差可被接受， 此兩套渦輪流量計準(zhǔn)確度符合標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于天然氣貿(mào)易交接過程。

二、小結(jié)

1.采用分體式溫壓補償型氣體渦輪流量計的用戶應(yīng)考慮數(shù)據(jù)在機械式計數(shù)器與顯示儀表傳輸過程中產(chǎn)生的失真問題。

2.此方法雖然僅在渦輪流量計上進(jìn)行了驗證 ，但根據(jù)驗證理論可知，此方法也可用于其他類型的流量計，如超聲流量計。