天然氣流量計量新（xīn）的進展與（yǔ）發展趨勢

國內外天然氣計量狀況簡要回顧
    天（tiān）然氣作為一種優質能源和化工原料其計量越來越被人們重（chóng）視。歐美等工業化水平較高的發達國家，對天然氣計量技術的研究起步較早，投人的資金（jīn）及科技力量較大（dà），尤其是對貿易天然氣（qì）的（de）計量十分重視。從流量計選型上，歐洲主（zhǔ）要使用渦輪、腰輪流量計，如在荷蘭（lán）渦（wō）輪、腰輪流量（liàng）計的使用約占80%，在加拿大渦輪流量計的使用約占90%，而美國（guó）則以使用孔板為（wéi）主，約占80%。從（cóng）整體上來看，在（zài）流量計使用上，70年代（dài）形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦輪流量計使用的高潮，90年代中後期（qī）則掀起了超聲流（liú）量計（jì）熱潮。
    在流量標準（zhǔn）方麵，各國流量工作者花費了大量時（shí）間，付出了艱苦的努力，在分析總結大量的實驗和應用數據的基礎（chǔ）上，相繼推出（chū）具有代表性的標準如天然氣流（liú）量標準孔板計量標準(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標（biāo）準（zhǔn）(AGA No.7)、天然氣及其他烴類氣體的壓縮性和超壓縮性標準(AGA No.8)、用氣體超聲流量計測量天然氣標（biāo）準(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標準（zhǔn）(ISO5167)、氣體渦輪流量計標準(ISO9951)、氣體超聲波流量計標準(ISO/TR12765)以（yǐ）及天然氣壓縮因子計算標準(ISO/DIS12213)等，這些標準規程（chéng）對天然氣（qì）流（liú）量計量具有積極的指導（dǎo）意（yì）義。
    與此同時，在國外人們從重視幹標法逐步（bù）過渡到實流檢定的思維模式—一重視量值溯源與量值傳遞工作（zuò），相繼出現許多實流檢定實驗室，如美國科（kē）羅拉多工程實驗室 (CEESI)、美國西（xī）南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大標定站(TCC)、德國(Pigsar)、英國國家工程實驗室（shì） (NEL)、日本國家計量院(NRLM)。
    近幾（jǐ）年，國際法製計量組織(OMIL)氣體計量分委員會歐共體起草了國際建（jiàn）議PREN1776“天然氣計量係統基本要求”，較詳細地規定了天然氣計量係（xì）統的組成和對輔（fǔ）助設備的具體要求，對天然氣計量係統的設計原則及設計指南，計量係統的在線檢定、安裝和操作維護等進行了規定。
    我國天然氣計量起步較晚，氣藏主（zhǔ）要分（fèn）布在四川、長慶、新疆，儀表的使用選型主要使用孔（kǒng）板（bǎn），其（qí）比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來，我國參照國外係（xì）列標準，結合自己的實際情況，在天然氣儀表的設計選型、使（shǐ）用、安裝、維（wéi）護、管理、氣質（zhì）分析（xī）等方麵作了相應的工作，得出（chū）一些較重要的結（jié）論，同時對現場阻力件、複雜（zá）工況影響（xiǎng），摸索出了一些成熟的經（jīng）驗，在標準方麵形成（chéng）了《天然氣流量的標準孔板計（jì）量方（fāng）法》(SY/T6143－1996)標準、等效采用 ISO5167形成GB2624標底，但就總體（tǐ）水平，與國外還存（cún）在顯著差距。
    近幾年，我國天然氣計（jì）量技術新進展
    我國大量使用的（de）孔板節流裝置及（jí）其二次儀表雙波紋管差壓計的計量技（jì）術，由於（yú）其固有的缺（quē）陷，如孔板在（zài）使用過程（chéng）中（zhōng）的不斷磨損、腐蝕；現場阻（zǔ）力件組（zǔ）合形式遠不止標準規定的（de）7種情況（kuàng）；現場旋（xuán）渦流、脈動流影（yǐng）響因素複雜；對於氣量波動大、變化頻（pín）率高的狀況適應性差；導（dǎo）壓管易引起信號（hào）滯（zhì）後等[1]，不能（néng）保證其計量準確度，這給流量工作者（zhě）帶來（lái）了新的研究（jiū）課題。近幾年來，我國天然氣（qì）計量技術取得了以下一（yī）些新的進展。
    l、孔板節流裝置（zhì）二次儀表智能化
    1998年以來，在二次儀表（biǎo）方麵，對部分天然氣計量裝置進行（háng）了改造，現場逐步采取配用智能壓力變送器、溫度變送（sòng）器，流量計（jì）算機以取代雙（shuāng）波紋管差壓（yā）計，從而實現計量自動化。該係統變送器具（jù）有準確度高、穩定性好，可利用它的（de）通訊功能進行在線故障診斷、組態和校（xiào）驗，天然氣流量計量逐步走向（xiàng）在（zài）線（xiàn）、智能、實時（shí）計量。
    2、適應中小流量的新型智能式流量計應用
    為解決部分現場在中小流量和中低壓（yā）情況下（xià）流量波動（dòng）較大，孔板計量準確（què）性較（jiào）差的特殊難（nán）題，國內推（tuī）出智能漩進旋渦流量計、智能渦輪流量計，該類流量計能在線采集壓力、溫度、工況流量、標定流量、實時修正壓縮因子以及自動進行溫度、壓力補償。經過（guò）實流標定和在現（xiàn）場較大範圍應用(如四川、新疆、大港、大慶等（děng）)，效果較好。近期又出現了該類型的雙探頭智能（néng）流量計，抗幹擾能力進一步增強。
    3、高壓大流量計量技術研究
    隨著國外氣體超聲（shēng）流量計的迅速發（fā）展，我國及時（shí）跟蹤國外先進計量技術，自1999年以來（lái），由國家原油大流量計量站成都天然氣流量（liàng）分站(以下簡稱計量分站)牽頭，對具有典型代表的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國（guó）Contronlotron所生產的氣體超聲流量計進行了實（shí）流測試，研究在理想安裝（zhuāng）條件、非理想安裝條件、旋轉不（bú）同角度安裝條件、帶壓更（gèng）換超聲換能器、不（bú）同壓力條件（jiàn）、聲道故障狀態的性能並（bìng）進行現場應用。得出氣體超聲流量計幹校後仍需實流檢定（dìng）和周期送檢等重要（yào）結論[2]。經過天然氣實流測試後，北京、大慶、新疆、四川、天津、河北等已逐（zhú）步引進氣體超聲流量計約40台。口徑在（zài）DN150mm －DN400mm之間，不確定度為0.5％-1.0％。
    4、實（shí）流（liú）檢定技術的發展
    過去標準孔板一直沿（yán）用“幾何（hé）檢驗法”，流量檢定裝置通常使用空氣作介質，負壓檢定。1996年華陽計量分站建成，該站擁有mt原級標準裝置，總不確定度為 0.1％和從美國CEESI引進臨界（jiè）流音速噴（pēn）嘴（zuǐ）次級標準（zhǔn）裝置，總不確定度為0.25％，具備天然氣流量實（shí）流檢定條件。最近4年，實流檢定技術（shù）日趨成熟，已建立起全套天然氣實流檢定方法、程序、管理製度（dù），並與國外如美國、荷蘭、英國、德國等技術和水平逐步靠近。為了更好地模擬現場工況，減少裝載、運輸帶來的係列困難，控製和合理減少（shǎo）現場計量誤差，我國實流檢（jiǎn）定逐步從（cóng）室內走向現（xiàn）場。如，國家原油大流量計量站(大慶)的移動式音速（sù）噴嘴標定車(壓力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h)，計量分站新購（gòu）置的移動式氣體超聲流量標定車(壓力6.4MPa、管徑DN600mm、工（gōng）況流量80-8000 m3/h)。
    5、標準的逐步完善與統一
    孔板標準由SYL04－83升級為SY/T6143－1996，現正準備升為國家標準；《用氣體超聲流量計測量天然氣》非等效采用AGA NO.9，同時也參考了ISO/TRl2765的部分內容，2001年4月，已通過國家（jiā）專標委評審（shěn）。《天然氣計量係統技（jì）術要求》，非等效采用 PREN1776：《天然氣測量係統基本要求》，2001年8月，已通過國家（jiā）專標委評審。目前正準備起（qǐ）草《用渦輪（lún）流量計測量天然氣》國家標準。
    6、國際流量比對
    國外流量比對起步較早，最近幾年（nián）華陽計量分（fèn）站在天然氣流量方法與美國CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進行了初步的（de）流量比對（duì）工作，結果基本一（yī）致。2000年在巴西（xī）舉行（háng）的第10屆國際流（liú）量會議中國作為會員正式參加國際循環比（bǐ）對工作組(BIPM/CIPM/CCM下屬流量測量工作組 WGFF)第一（yī）次會議[3]。2001年4月初，我國在土耳其參加了第二屆國際流量工作組(BIPM/CIPM/CCM/WGFF)會議。
    7、科研技術與國際學術交流活動
    近幾年來，我（wǒ）國（guó）天然氣流量計量取得（dé）較大科研成就。比較典型的科（kē）研項目有：“天然氣（qì）、空（kōng）氣、水為介質對孔板計量性能的影響研究”、“天然氣計量技術（shù）研究”、 “氣體超（chāo）聲流量計（jì）的測試與現場應用研究”、“新型流量計及（jí）新型整流器的（de）研究與應用”、“安裝條件對孔板影響因（yīn）素的研究（jiū）”等。
    我國參與國際計量學術活動比較頻繁，如：參加美國API會議、參加英國國際法製計量（liàng）組織(OMIL)，主持和申辦國際流量測量（liàng）學術會議FLOMEKO和ISO/TC193等（děng）。
    天然氣計（jì）量新（xīn）的觀念（niàn）與發展趨勢
    隨著中國加入WTO，外資企業不斷進人我國（guó）天然氣市場以及引進國外天然氣的可（kě）能性、天然氣計量與國際（jì）接軌即（jí）將成為麵（miàn）對麵的現實[4]，其（qí）計量觀念與發展趨勢也將由此而發生係列變化。分（fèn）析表明，下一步我國天然（rán）氣計量將向以下七方麵發展：
    l、計量方式向自動化、智能化、遠程化計量方式發（fā）展
    由（yóu）於（yú）電子技術、計算（suàn）機（jī）以及互聯網技術的迅猛（měng）發（fā）展，天然氣計量已逐步向在線、實時、智能靠近，同時（shí）依（yī）靠網絡技術實現遠程化（huà）通訊、控製和管理，如SCADA係統的應用和智能渦輪流量計智能係統。
    2、檢定方（fāng）式、量值溯源從靜態單參數向動態多參數溯源發展（zhǎn）
    過去流量計檢定方式通常采（cǎi）用檢（jiǎn）定靜態單參（cān）數方法，如標（biāo）準孔板依靠幾何檢定法檢定孔板的8個（gè）幾何靜態單參數來保證流量計的準確。隨著國內國外實流檢定技術的成熟，天然氣流量量值溯源正逐步向實流檢定（dìng）方向發展，即以實際天然氣介（jiè）質（zhì）、在接近實際現場工（gōng）況等條件下對流量的（de）分參數如壓力、溫（wēn）度、氣質組分和流（liú）量總量（liàng）進行動態（tài）量值溯源。
    3、儀表選型從單一儀表向多元化儀表（biǎo）發展
    過去流量（liàng）儀表選型（xíng）比較（jiào）單一，近幾年隨著對流量計的（de）研究和開（kāi）發，不同的流量計有（yǒu）不同的特點和（hé）適（shì）應範圍，流量儀表選型由此呈現從單一儀表（biǎo）向多元化儀表方向發展。如，對中低壓、中小流量可選擇智能型速度式流量計（jì）(渦輪、漩（xuán）進旋渦流（liú）量計)；對高壓、大流量可選擇氣體超聲流量計。近（jìn）期，又出現了一種新型流（liú）量計—— 內文丘（qiū）利管，它可適合流（liú）量變化範（fàn）圍大的中低（dī）流量工況（kuàng）。
    4、計量標（biāo）準由單一標準向多重標（biāo）準發展
    我國天然氣計量標準不斷發展（zhǎn）、豐富和完善，結合國外標準後我國流量計（jì）量標準（zhǔn）已基本構成（chéng）完整的體係，正逐步（bù）由單一標準向多重標準發展。
    5、計（jì）量方式從體積計量向能量計量發展
    我國天然氣貿易（yì）計量（liàng）方法（fǎ）是在法定的質量指標下（xià）按體積計量。隨著市場經濟（jì）的不（bú）斷完善（shàn）和WTO的即將加入，要求（qiú）我國天然（rán）氣貿易計（jì）量方法盡快與國際接軌。 2000年（nián）5月，ISO/TC193第（dì）12次年會在成都召開，專（zhuān）題討論了SC2/WG4有關天然氣能量計量工作組文件（jiàn）(ISO/WD 15112)，2000年12月（yuè）出了委員文件(ISO/CD 15112)。有關天然氣能量計量成為發（fā）展趨勢，我國正在加快進程開展相應（yīng）的準備工作。
    6、單一（yī）數據管理向計量係統管理方向（xiàng）發展
    單一數據（jù）管理（lǐ）具有諸多缺點。計算機技術的發展給天然（rán）氣計量係統管（guǎn）理創造了良好的條件（jiàn）。天然氣計（jì）量管理從影響測量結果的各個（gè）方麵、各個環節進行全過程的、動態的、科學（xué）管理。中油股份公司西南油氣田（tián）分公（gōng）司2001年即將完成的科（kē）研課題《西南油（yóu）氣田（tián）分公司天然氣計（jì）量信（xìn）息管理係（xì）統》為（wéi）天（tiān）然（rán）氣（qì）計量自動化及過程管理提供了信息管理係（xì）統。
    7、計量（liàng）管理從事後計量糾紛解釋向事前過程管理發展
    隨著市場經濟的發展，人們（men）越來越重視（shì）天然氣計量，特別是貿易計量。因（yīn）此，人們對天（tiān）然氣計量在管（guǎn）理觀念上正發生根本性轉變，不僅對現場計量器具的（de）使用及相（xiàng）應人（rén）員（yuán）進行管理，並從事後計（jì）量糾紛解釋向加強事前儀表采購選型（xíng）、安（ān）裝使用、過程控製、質量監督（dū）、數據管（guǎn）理、實流（liú）檢定的管理轉變（biàn）和發展。