天然气计量-基础知识.ppt
天然气计量技术讲座天然气计量技术讲座 1 基础知识基础知识张福元中国石油西南油气田分公司天然气研究院电话：（28）85604510-601 电子邮箱：5/17/202311.1 概述概述 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0.60元左右（某些地方的民用气在1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。图图1.1 天然气在能源中所占的比例天然气在能源中所占的比例5/17/202321.2 流量测量流量测量 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。5/17/20233图图1.2 空间双弯头流态空间双弯头流态5/17/20234流量测量的特点1.2.2 对流体物质属性的控制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。5/17/20235流量测量的特点1.2.4 相关参数的准确测量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。5/17/20236流量测量的特点1.2.6 标准状态条件的规定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：101.325 kPa,15 美国的标准参比条件：14.7 psi ,60 欧洲的标准参比条件：101.325 kPa,0 或 15GB/T 19205规定我国的标准参比条件：101.325 kPa,205/17/20237流量测量的特点1.2.7 测量过程中的安全性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。5/17/202381.3 压力测量压力测量 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。5/17/202391.4 温度测量温度测量 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。5/17/2023101.5 压缩因子测量压缩因子测量 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0.30.5%.标准参比条件下的压缩因子（Zn)的计算方法标准有ISO 6976，ASTM D3588和GB/T11062。5/17/202311压缩因子测量压缩因子测量 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：5/17/2023121.6 密度测量密度测量 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：5/17/202313密度测量密度测量 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ISO 6976，ASTM D3588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空气与空气密度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。5/17/2023141.7 发热量测量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（ASTM D1826）取代了水流式。我国用于煤气发热量测量的标准GB 12206采用的是水流式。1.7.2 间接测量法间接测量法 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ISO 6976、ASTM D3588和GB/T 11062。5/17/2023151.8 动力粘度测量动力粘度测量 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。5/17/2023161.9 雷诺数计算雷诺数计算 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：5/17/2023171.10 等熵指数计算等熵指数计算 等熵指数（）是气体差压式流量计流量计算的物性参数。在天然气流量测量标准中，都是用甲烷的等压比热容（cP）和等容比热容（cV）之比代替等熵指数，计算公式如下：5/17/2023181.11 天然气组成分析天然气组成分析 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/T 17281 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。5/17/202319
