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      時間:2022-9-20 08:21:23

    天然氣流量計量技術現狀及發展趨勢

    摘要:中國天然氣的制造、儲運和營銷的一個關鍵環節就是流量計算,這也是中國企業在核算研究和分析上的重點所在,所以分析中國天然氣流量計算也是十分關鍵的。文章主要從天然氣流量與計算技術的意義出發,對于其現狀和發展趨勢進行探析,為保證天然氣流量計量的準確性以及促進社會和諧發展。
      要想確保天然氣交易的公正進行,首先就要保證對天然氣流量的精確計算,這是物質基礎,同時這又成為了成本分析和效益核算的基本依據。天然氣的供應量在逐漸增加,它在--次能源中的比重也在日益增加,這就把中國燃氣產業帶到了一個發展的時代。傳統的天然氣管理模式逐漸變得吃力,新的管理模式亟待探索,準確的流量計量不僅牽連到企業的經濟效益,也牽動著每一戶的切實利益。
    1天然氣計量系統含義
      天然氣的測量系統大多是只在氣的流通狀況下進行計量,從產品設計到維護管理都會影響天然氣測量的準確度,也正因此,完善測量的規范與標準才顯得尤為重要,以此來保證測量系統的準確性。
    2天然氣計量技術現狀
    2.1我國研究現狀
      中國的天然氣工業計量科技與同國家比較,仍面臨著許多缺陷。近年來,我國借鑒了國外標準,并根據本國的實際狀況,開展了新型測量儀器的試驗研究,進一步提高了儀器的測量準確度和安全性。同時,也在天然氣測量儀器選擇、應用、維修與管理等方面做了大量的科學研究工作,并探索出了若干較成熟的經驗。頒布了一些縝密的測量辦法以及各種燃氣測量規范。盡管如此,中國的天然氣工業測量體系技術標準仍不健全,與國外先進技術水平存在較大差異,測量技術標準無法與國外銜接。目前,中國的天然氣計量方法大致有這樣幾類:第一種,氣體孔板流量計量。它是中國國內目前技術程度最高,應用較為廣:泛的計量方法,但是在準確性方面還是存在一定的偏差,有一定的改善空間;第二,渦輪流速測定。這-技術的優點在于測量的范圍廣,計量精度高;第三,超聲波流速測定。這項技術原理簡單,測量精確度也高,量程比大,可進行雙向流速的計算;第四,互補式氣體流速測定。
    2.1.1孔板流量計
      孔板流量計在國內的利用率可達90%,在國外的利用率卻只有60%?装辶髁坑嬘嬃考夹g目前是比較成熟的工藝技術,但還需加以創新與完善,首要的就是測量氣體偏差方面的技術改進?装辶髁坑嫷臏y定準確度受管道的裝配品質影響較大,為此,在中外都開展了大規模的科學研究。在現實工業生產中,一般使用流速調節劑來減小孔板以上管道安裝品質對測定準確度的負面影響。但近期研究結果顯示,不同種類的流速調節劑對測量準確度的負面影響也有所不同。美國政府已基于這些研究結果對美國聯邦石化學會.(API)油氣測量規范手冊(MPMS)的有關--章作出了修訂。而通過修訂的新規范,將對孔板流量計的安裝配置提供了更為全方位的指引。
      由于微電子公司科學技術的日益發達,壓力、溫度變送器及其數據收集、貯存和傳送的系統將會愈來愈小,這樣--來增加了越來越多的功能,成本將會降低。因此標準控制系統有望集合所有傳感器以及元件。美國目前研制出的-.款新型雙轉子流量計將通過埋于孔板中的小型感應器來檢測孔板上的壓力。為了降低因安裝質量引起的測量誤差,通常會將鉆孔板設計成多孔型,這是較為傳統的結構設計。
    2.1.2渦輪流量計
      渦輪流量計也是一種主要的檢測儀器,是繼孔板流量計之后的流動檢測儀器,頗受歐盟和美洲的青睞。例如在荷蘭的天然氣管道上就使用了水壓范圍0.8MPa至6.5MPa的氣體渦輪流量計,大大小小不同的規格有2600多種。氣體渦輪流量計的工藝已經非常完善了,其優點在于精度高、重現性高、應用范圍廣闊、結構緊湊。雖然優點很多,但是真正讓其發揮作用,還在于規格型號的選擇上,需選擇合理適用的,才能讓其發揮出優勢來。燃氣輪機流量計的準確度越高,意味著其作用越敏感,因為它的功能非常容易受到介質的自然特性以及流動特性所影響。例如,由于平均污垢,污垢處理和葉片或管道的變化,流量計的功能也發生了相應的變化。為了達到現場流量計的實際特性,儀器系數需通過適當的調節和在線校正保持恒定,這樣才能保證儀器校正時的最大參考流量為條件,免受流體的流動特性受流量分配、流體脈動等多方面因素的影響。通過改善轉子的幾何外形來擴大流量計使用范圍,通過增加轉子組件的耐磨性來增加其耐久性,還有使用板載微處理器等電子元件來實現隨時監測空氣流量計的工作狀況等,都是渦輪流量計技術的一些發展方向。
    2.1.3超聲波氣體流量計
      超聲波流量計屬于非接觸式檢測儀器,是依靠集成電路工藝技術發展進人到實際使用的一項檢測技術。其優勢在于計量準確、使用范圍廣、無壓損、不能移動部件、裝置使用成本低,主要在20世紀90年代受使用者青睞,應用較多。如今在國際貿易結算中的法定測量儀表正是超聲波氣體流量計,受美國、荷蘭、英國等十二個國家政府組織的認可,也是繼前兩種流量計量表后的第三種應用,屬于高壓、大孔徑、更精密的流量計。超聲波流量計的工作原理是依靠超聲波轉換器將能量轉化為超聲傳感器能量,由接收機受理到的超聲檢測技術信息,供顯示器或積算儀表示和積算,從而進行對流速的檢測與表示。
    2.1.4其他新型流量計量技術
      優勢互補型氣體流量計,作為一門可替代的測量科學技術已逐漸受到了人們的重視。雖然這種流速計工藝技術在液體流速計算領域技術方面已應用了很久,并且已經非常成熟,但是在輸氣管線的流速計算領域技術方面的實際應用經驗卻還非常少。這種流速計的基本結構主要有二類,即直管型和曲管式。優勢互補式流速計工藝技術在輸氣管領域技術方面,主要應用在高壓、低容積的工作場所,但是現階段還處于探索階段,在實際應用方面依舊有所欠缺。
    2.2國外研究現狀
      國外對天然氣計量標準的研究也較早。20世紀90年代末,天然氣質量指標的制定,基本確定了燃氣產品質量的安全、經濟、環保等三項準則;天然氣流量測定方面,確立了有代表性的天然氣孔板流量計標準、超聲波流速測定、渦輪流速測定標準和壓力因子計算公式;氣體燃料測定系統規范的制訂明確了天然氣流速測定精度登記,及對天然氣物性參數的最大容許測量誤差;實流測定系統通過對天然氣在正常工作:條件下的物性參數進行計算,最后測得了燃氣流速大小。
    3新時期天然氣計量技術的要求
      計量的實時性。流量的實時性保證了市場可以快速準確的反應天然氣需求的變化,企業通過這些信息可以合理安排生產,優化管輸運行方案,幫助企業提高經濟效益。
      計量的精確性。流量計量的精確性是天然氣貿易公正公平進行的前提,同時也是優化天然氣的庫存量,減小天然氣輸差,避免輸氣監測爭端,合理配置天然氣供銷的基礎依據。
      計量的經濟性。流量計量的經濟性是衡量天然氣流量計量標準,其次還有一些特性參數計算和計量成本的經濟指標,為了提高企業的經濟效益,應嚴格按照相關標準,如發熱量、密度、組分、壓縮因子等,同時還利用先進的計量技術來降低流量計量成本。包括設計及安全、儀器儀表等相關標準。
    4天然氣計量技術發展趨勢預測
      我國進入WTO是天然氣計量技術在我國發展的一個轉折點,外資企業的進入讓我國燃氣計量技術與世界接軌,其發展趨勢將表現在如下幾方面。
    (1)測量的自動化、智能和遠端化。由于電子信息技術、計算機和網絡信息的高速發展,天然氣計量與互聯網逐漸趨向合作發展,依靠互聯網信息管理系統,天然氣計量實現了遠端化監管。
    (2)進一步加強空氣流量計的干校技術。流量計同時還能夠進行干式標定(或無實際流量標定),標志著中國儀器與儀表行業的先進性,但盡管要求各種型式的流量計--并進行干式標定,并不是每個流量計都能實現。然而,干校技術卻為工具的生產者和使用者們創造了極大的社會經濟效益。
      由于其自身操作機構的特殊性,超聲波流量計采用干校技術具有獨特的優勢。經過初步研究,已經表明,對超聲波氣體流量計使用干校技術是絕對可能的,對于時間傳播的方法,也可以對測量持續時間和距離兩個參數進行干法標定,從而得到流量計儀表的系數。
    (3)流速計的測量追溯性。由于流速技術參數的動態特性,儀器準確性面臨主要問題是測量追潮性。流速量值的原級技術標準是一個流速標準設備,在設備_上把各基礎量(長短、質量、持續時間及環境溫度)整體綜合為輸出量一一流速,而后把流速量值傳送給某臺或組合流速計,成為傳送技術標準(流速量值的載體),借助傳送技術標準將測量值傳送至實際工作儀器。由此可見,原級技術標準只是一個固定裝置,其特性和流量表有很大區別,不僅技術標準缺乏移動功能,也沒有實際體現流速技術參數的動感特性。
    (4)測量儀器的多樣化。過去流量儀選型--直都相對單一,但近年來由于人們對流速計技術的深人研究與發展,不同的流速計都具有了多種多樣的特性與適宜使用程度,因而流量儀選型也隨之出現了由單一儀器向多樣化儀表方向的發展趨勢。也因此,對于中低速、小流量的可選用智能型速度式流量計(渦輪、漩進旋渦流量計);對高壓、大流量情況則可選用氣體超聲流量計。但在近期,又出現了一種新型超聲波流量計一內文丘利管,它也可適應于流量變化范圍很大的中低流量情況。
    (5)國家計量標準制度的健全。天然氣計量技術標準在我國也得到”了進一一步發展,在結合了國外的技術標準之后,中國氣流量計量技術標準已基本形成了完善的系統,并正在逐漸從單個技術標準向多個標準發展。
    (6)用測量方法,將體積計量轉化到功率計算。這一方法指的是在煤氣體積計量的基礎上加設煤氣發熱量的計算裝置,從而實現煤氣的功率計量。在中國最公平的能源計算方法是以能源的計算方法來進行煤氣貿易核算。中國加入WTO以后,在煤氣貿易計算中采用能源計算I已勢在必行。目前,中國已經有部分的煤氣計量站都開始安裝了煤氣的現場分析設備,并可完成對煤氣成分和發熱力的分析業務,如中國華北油田開發有限公司向北京供應煤氣的東郊門]站配備有進口的煤氣流速計算器和實時氣相色譜儀等。
      1996年中國海洋石油總公司投人的天然氣田一一南海涯13-1,其中90%的產品煤氣將經跨底管道直接進入香港,并成為中華電力公司的標準煤氣供應,其煤氣系統將根據ISOS一百六十七和AGANO八的報告完成天氣流量統計,并定時定量提取氣樣,送至化驗室進行分析,利用氣象色譜儀來確定煤氣組成,運行氣相色譜儀之前完成溫度校準,最后依據電能計算方法完成煤氣的計量交接。
    5天然氣計量發展趨勢
    (1)隨著經濟社會的不斷發展和進步,在綠色環保理念的推動下,國家社會發展建設以及人們日常生活工作中,越來越依賴綠色能源。在綠色能源中,天然氣的計量發展和使用是當下社會發展和提升環境質量的必然要求和重要趨勢。相比較傳統的煤炭污染,天然氣不管是在能源的優勢上還是在降低污染程度上都脫穎而出。并且伴隨著這種明顯優勢,被廣泛應用在社會發展中的各行各業。
    (2)在天然氣的發展過程中,雖然存在著明顯的優勢和廣闊的前景,但是在實際的運用過程中以及在相關的技術領域創新突破上,還是存在著--些亟待解決的問題。在這種情況下,就需要相關技術部門下大力氣加大資金投入和人才投入,要充分的提高政治站位,對標對表先進發達地區和國家積極總結經驗,并根據存在的不足和問題建立問題清單,對賬銷號。隨著天然氣在人們的日常生活和工作中所占的比重越來越高,我國天然氣計量的相關部門]要主動作為,積極貫徹落實相關政策精神,提升設施建設和制度建設。
    (3)隨著天然氣的應用權重占比提升,在天然氣西氣東輸的過程中,東西部的經濟也會隨之平衡。在當下的大數據信息化的時代中,將網絡數據應用于天然氣的計量工作是必然趨勢。在天然氣計量發展的過程中,各地要對標先進地區的經驗和做法,強化隊伍建設,全方位提升工作人員的理論知識和實踐能力。為天然氣計量工作的良好發展前景,提供源源不斷的人才隊伍支持。
    6結語
      天然氣能源是我國乃至全世界最重要的-種綠色能源,并且對社會的發展和人們的日常生活有著重要的現實意義和影響。在我國的天然氣計量工作發展過程中,雖歷經磨難,但積極探索前進。文章重點對天然氣計量工作的發展作了重點分析和研究,指出其在發展過程中存在的一些共性和個性問題。針對這些亟待解決的問題,相關部門]應高度重視,逐漸理順天然氣計量工作的相關聯系,加強制度建設、基礎建設、隊伍建設。通過多措并舉的方式,帶動社會經濟的發展,進而實現國家競爭力的增強與發展。

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