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摘要：天然气流量计是天然气管输与天然气应用中非常重要的工艺流程，对天然气的管输安全性评估以及上下游或者不同管理单位间的天然气交接具有十分重要的意义。目前的天然气计量主要通过孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计等进行计量本文对各种流量计的工作原理和应用范围，以及流量计量精度的影响进行了简要综述，对工程实际中流量计的选择和维护具有一定的意义。
关键词：天然气计量；流量计；误差分析
天然气作为一种洁净高效的能源，在世界范围内广泛应用，但是由于天然气资源分布不均，因此，天然气的输送成为世界范围内广泛存在的一种能源利用环节，而管道输送作为一种安全、高效、环保、经济的天然气运输形式，在国内外广泛应用。天然气长输管道系统主要包括输气首站、增压站、阶段阀室、输气管道、输气末站，以及门站等多个组成部分；其中由于做好各个环节的流量交接，尤其是不同管理单位间的天然气计量交接，对于天然气管输的运营管理具有十分重要的意义。
对于天然气管输计量，现常用的流量计包括涡轮流量计、腰轮流量计、孔板流量计，以及超声流量计。其中长输管道中主要应用涡轮流量计和超声流量计，而小的使用用户如炼厂装置等。
1.孔板流量计[1]
孔板流量计的基本原理在于，气体通过孔板时会产生节流，孔板的遏制作用类似于带有一定关度的阀门，孔板前后会产生压力差，该压力差与介质属性、孔板的结构参数以及气体的流量有关系。石油行业标准 SY/T 6143-2004《用标准孔板流 量计测量天然气流量》中，列出了天然气标准体积流量计算公式，如下：
qvn=AvnCEd2FGεFZFT 
式中：
qvn—天然气在标准参比条件下的体积流量，m3/s；
Avn—体积流量计量系数，无量纲，秒体积流量m3/s计量系数Avns=3.1794×10-6；
C—流出系数，无量纲；
E—渐进速度系数，无量纲；
d—孔板开孔直径，mm；
FG—相对密度系数，无量纲；
ε—可膨胀性系数，无量纲；
FZ—超压缩系数，无量纲；
FT—流动温度系数，无量纲；
P1—孔板上游侧取压孔气流绝对静压，MPa；
Δp—气流流经孔板时产生的差压，Pa。
孔板流量计计量误差主要包括气体组分和气体质量、孔板的结构形态、配套管路和测量仪表、流量计算中各常数。
2.涡轮流量计[2]
涡轮流量计是一种带机械计数器并用于精确测量气体流量的流量计，其工作原理：当高压气 流进入流量计时，首先经过整流器整流并加速，在流体的作用下，涡轮克服阻力矩开始转动；当力矩达到平衡时，涡轮转速稳定，此时其转速与气体工况流量成正比，并通过齿轮减速传动；磁耦合联接驱动字轮计数器 转动，直接累积气体的工况体积总量。
气体的工况体积总量q =nZ/ K
式中：
K—仪表系数，为工况条件下每立方米天然气通过流量传感器时输出的脉冲数，1/m3；
N—涡轮转速，r/s；
Z—涡轮叶片数。
其中，仪表系数K 是涡轮流量计计量准确度的关键，该数值除与涡轮导程、叶片数、叶片宽度、螺旋升角、流量计流体通道等结构因素有关外，还与介质流体黏性、轴承本身阻尼、轴承润滑油黏度等有关，若以上其中一种或几种相关因素发生改变，则仪表系数K也会相应改变，因此流量计应通过线性检定等试验方式进行最终设计确认。
3.超声波流量计[3，4]
当超声脉冲从一边转换器经过流量计传播到另一边转换器时，如果管道中没有流动的气体，脉冲在两个方向上以同样的速度传播。当有气体流经流量计时，气体流动方向的脉冲传播速度快于气体流动反方向脉冲的传播速度。传播时间由声波和气体的速度决定。波以机械振动的形式由振动膜传送到压电陶瓷单元，陶瓷单元以压电效应的反过程再把波转换成电信号，这样再对电信号进行更深入的分析。 超声波流量计的测量精度高，但是费用相对较高同时对安装要求严格。安装环境的稳定性、上下游直管段长度、仪表变送器的安装等对流量计的精度都有很大的影响。此外，超声波流量计还需定期维护，目前工程中往往通过超声波流量计的诊断软件对流量计的各组成部件进行简介检测。
4.总结
通过对天然气流量计种类的文献调研得到以下结论：
1）现工程中常用的天然气计量方式以孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计为主；其中孔板流量计的投资最小，主要用于小型的天然气用户或者同一管理者内部的交接计量；超声波流量计计量江都最高，但是投资最大，因此适用于对精度要求较高的大型交接计量中。
2）各种交接计量中，天然气的属性、计量仪表的结构尺寸、安装环境、配套管路等对计量精度均有影响，因此在安装使用中，应根据不同的工况设定不同的计算参数。
参考文献：
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[3] 李国政，康兰昆. 气体超声波流量计[J]. 油气田地面工程，2009，28（4）：74-75.
[4] 冯卫，宋磊，孙宏伟. 国产气体超声流量计在输气管道上的应用及发展前景[J]. 石油规划设计，2009，20（2）：23-26.
论文作者:1宋炼,2颜莉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/9/18
标签：流量计论文; 天然气论文; 气体论文; 量纲论文; 系数论文; 流量论文; 量计论文; 《基层建设》2018年第27期论文;