天然气流量计的测量原理与使用建议

：　甾　ｆｃＪＪ（２０１　１．０３）　仪表电气）　天然气流量计的测量原理与使用建议　彭冬娟　陈琳　卓勇　王超　王胜强　中国石油西南油气田分公司销售公司　摘要：孔板流量计属于一种差压式流量计，可以通过测量差压来间接测量天然气流量的大　小。当天然气流经涡轮流量计时，首先要使天然气的流速增加到一定的值，经过计算可知，涡　轮转动角速度（∞）与气体流量成线性关系。对于现存的无压力、无温度补偿的天然气流量　计，应尽可能实现入１３２介质压力及介质温度的标准化；当天然气管道内的气体流量较大时，应　加压力以及温度修正功能；对于较为特殊的流量计（如气流流量较大的流量计），其安装使用环　境应该达到一定的标准，尤其是需要注意控制外部环境温度，尽量避免在过高或者过低的温度　下使用。　关键词：天然气流量计；测量；流量；经济效益；建议　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－６８９６．２０１１．３．０２９　１　天然气流量计量的意义　流量计。下面主要对这两种流量计进行原理及特征　的介绍。　天然气在世界能源结构中所占比例不断上升，　２．１　孑Ｌ板流量计　据统计数据显示，１９９０年该比例为２１．５％，２０００年　２．１．１　测量原理　为２２．３％，到２０１０年该比例已经达到２４．３％　。我　孔板流量计主要由以下２部分组成：①孔板节　国作为天然气资源较为丰富的国家之一，天然气总　流装置（主要产生压力差，又称一次装置）；②压　量喜人，但是人均占有量却远远低于世界平均水　力计、差压计、温度计、相关参数仪器仪表和信号　平。而且，随着我国现代化进程的不断深化，对于　引线等（总称为二次检测仪表）。由流量计的组成　天然气计量的准确性的要求日益严格，因为这直接　可知，孔板流量计属于一种差压式流量计。当天然　关系到天然气管道运营企业的经济效益。因此，应　气气流流经天然气管道中的孔板时，气流的速度会　该对天然气流量计进行充分地认识及把握，在此基　在孑Ｌ板处形成局部收缩。气流的速度受到收缩，也　础上给出天然气流量计使用建议。　就是说气体得到了压缩，将使得天然气气体的压强　增大，这就抵消了一部分静压力，使得静压力变　２流量计测量原理及特征　小。天然气气体流经孔板的速度越快，则孑Ｌ板前后　天然气流量计主要包括孔板流量计及气体涡轮　所产生的静压力差就越大。这样，就可以通过测量　制启停的功能，在抽油机就地控制系统与自动化远　（１０）：１．　程终端系统之间实现了整合。目前，该井控制系统　【２］张建成，王树行，路亚莉，等．游梁式抽油机与摩擦换向抽油　应用效果良好。　机【Ｊ】．新疆石油科技，２００６，１６（２）：４５—８１．　【３】林敏，刘雪雁，潘宏昆，等．基于变频与能量回馈技术的抽油　（１）解决了因常规游梁式抽油机和摩擦式抽油　机控制系统［Ｊ】．石油机械，２００７，３５（８）：５３—５５．　机差异而带来的无法远程监控摩擦式抽油机井运行　【第一作者简介】李红伟：１９９７毕业于西安石油学院　状态、油井数据和远程遥控启停抽油机的问题。　采油工程专业，现任新疆油田公司陆梁油田作业区　（２）摩擦式抽油机就地控制系统和远程控制系　自动化中控室主任高级工程师，长期从事油田自动　统的整合，使摩擦式抽油机特殊井融人到目前自动　化研究工作。　化中控室ＳＣＡＤＡ系统中，实现了数据无缝连接。　（０９９０）６８０１８００、ｌｉｈｗ６８８＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ．ＣＯｒｎ．ｃｎ　（３）该控制系统为今后陆梁油田作业区大规模　应用摩擦式抽油机攻克了技术难题，创造了规模应　用环境。　（栏目主持关梅君）　参考文献　ｆｌ１王清平．智能摩擦换向抽油机『Ｊ１＿油气田地面工程，２００６，２５　油气田地面工程（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑｔｄｍｇｃ．ｃｏｒｎ）　一６１—　ｒ）　Ａ叫－Ｉ，－　｛（ｊｊ（２（）１】。０３）　仪表电气　差压来间接测量天然气流量的大小　。　（２）缺点。缺点主要包括：①涡轮流量计的特　２．１．２特征　性易受外界因素的影响，如介质物质性以及气体流　目前，孔板流量计是使用较多的天然气流量　体流动性；②涡轮流量计的轴承易发生磨损导致特　计，它可以通过测量孑Ｌ板前后的差压来计量天然气　性偏移；③涡轮流量计需要经常性地进行在线　气体流量。据统计，石油天然气行业采用孔板流量　校准。　计作为贸易计量的仪器约为９５％以上，且多为国产　表。根据孑Ｌ板流量计自身的组成特点，其既存在着　３建议　优点，又存在着缺点。　无论是孔板流量计，还是气体涡轮流量计，均　（１）优点。优点主要包括：①孔板流量计适用　易受到温度（包括介质温度及环境温度）、压力的　于大口径管道的计量；②结构简单，易于安装；③　影响。因此，需要克服这几个方面的影响，才能够　不存在可动部件，气体的气密性良好；④应用历史　使天然气流量计实现最优化管理。　较长，实验数据最为全面，所规定的使用标准最为　（１）对于现存的无压力、无温度补偿的天然气　全面；⑤造价便宜。　流量计，尽可能实现人口介质压力及介质温度的标　（２）缺点。缺点主要包括：①测量范围有限；　准化。　②安装条件成为影响流量计准确度的限制因素；③　（２）当天然气管道内的气体流量较大时，应该　压力损失较大（一般为４０％左右）；④不能直接进　加压力以及温度修正功能。　行读数，使用起来极为不便。　（３）对于较为特殊的流量计（如气流流量较大　２．２气体涡轮流量计　的流量计）而言，其安装使用环境应该达到一定的　２．２．１　测量原理　标准，尤其是需要注意控制外部环境温度，尽量避　当天然气流经涡轮流量计时，首先要使天然　免在过高或者过低的温度使用　。　气的流速增加到一定的值。在这中间，发挥作用的　（４）应尽量避免在流量计安装及使用过程中而　是一种具有特殊结构的前导流体　。因为气体涡轮　产生的误差，如流量计节流装置本身存在的误差，　叶片跟流体流动的方向成一定的角度（０。＜Ｏｔ＜　流量计阀产生的误差，直管段产生的误差，仪表现　９０。），这就使得气流对涡轮产生力矩的作用。产　场工作时而产生的误差，工艺状况引起的误差以及　生力矩之后，带动了涡轮旋转。各种力矩均作用于　天然气气质产生的误差等。　涡轮上面，经过一段时间之后，这些力矩会达到一　（５）相关流量计国家标准和检定规程中应增加　种平衡状态，涡轮的旋转动能处于较为稳定的状　对智能流量计温度、压力测且．Ｉ生能评价规范　。　态，从而使得涡轮的速度趋于稳定。经过计算可　随着我国科学技术的不断发展以及天然气生产　知，涡轮转动角速度（　）与气体流量成线性关系。　规模的不断加大，天然气计量涉及的领域不能仅仅　关于涡轮流量计的流量计算，可用下面公式　局限于气流流量领域，还应涉及温度、压力、电学　表示　甚至是光学等多个计量领域。因此，需要加强天然　气流量计的优化管理，才能更好地为天然气生产　Ｑ　＝　服务。　式中Ｑ　，为工作状态下气体的流量（ｍ。／ｈ）；Ｆ　参考文献　为涡轮单位时间转动的次数，即频率（Ｈｚ）；尼为　【１］陈墨．对天然气流量计的初探与建议ｆＪ１．新疆石油天然气，　涡轮机流量计仪表的脉冲数（ｉ／ｍ。）。　２００８．４（８）：１５７．　［２】赵宁，张红刚，刘辰魁，等．天然气流量计量中一些问题的探　２．２．２特点　讨【Ｊ１．河北化工，２０１０，３３（３）：３９—４０．　同样地，气体涡轮流量计既存在优点，也存在　【３］晁宏洲，祁顺仁，陈广明　天然气流量计概述［Ｊ］．计量装置及　缺点。　应用『Ｊ］＿２００５（６）：２４－２６．　（１）优点。优点主要包括：①精确度较高，在　【４］孙为清，王建中．流量测量节流装置设计手册｝Ⅳ１】．北京：化学　１．０％左右；②重复性好，短期可以达到０．１％左　工业出版社，２０００　右；③输出信号为脉冲频率售号，适合总量计算以　［５】朱亚红．漫谈天然气流量计量技术ｆＪ】＿石油知识，２００９　ｆ１）：　３８－３９　及与计算机相接，抗扰力强；④口径范闱较宽，可　达４０：１～１０：１；⑤结构紧凑轻巧，安装及维护较为　（栏目主持关梅君）　方便　６２——　油气田地面工程（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑｔｄｍｇｃ．ｃｏｒｎ）