天然氣一般采用管道輸送，計量具有連續(xù)性和長期性的特點，一旦出現(xiàn)計量誤差，長年累月之后，這個誤差將非常大。因為天然氣計量誤差的存在，導致天然氣計價存在 偏差，引發(fā)了很多貿(mào)易糾紛問題。因而，如何能夠準確地計量天然氣用量成為亟待解決的一個關鍵問題，得到了社會 各界的關注。

 

西方發(fā)達國家對天然氣的計量技術比較成熟，研究和生產(chǎn)了多種型號的天然氣計量儀表。渦街流量計量設備、 腰輪流量計量設備在歐洲國家的應用較為廣泛。現(xiàn)階段中國在工業(yè)生產(chǎn)中常用到的天然氣儀表主要為孔板流量計。

 

天然氣計量儀表普遍呈現(xiàn)出這樣的發(fā)展趨勢：70 年代 主要盛行孔板流量計量設備，80 年代渦街流量計量設備的 使用進入高峰期，90 年代以后超聲波流量計量設備逐漸發(fā) 展起來。

 

目前我國使用的天然氣計量儀表中，孔板流量計量設 備由于其獨特的優(yōu)點而備受青睞，是企業(yè)和用戶的首選， 占有相當大的市場比例[3-4]。我國對天然氣儀表的設計起步 較晚，上世紀 70 年代以后才逐漸發(fā)展起來，我國的專家學 者參照國外的一些標準，結(jié)合我國的天然氣輸送現(xiàn)狀，制定了一系列的天然氣儀表設計、制造、安裝、檢修和管理標 準。不過這些標準并不完善，與國外的技術和標準還存在一定的差距，主要體現(xiàn)在：

 

（1）天然氣計量儀表的質(zhì)量較

低；（2）缺少配套設備和智能附件；（3）計量精度有待提高。 目前天然氣計量日益成為人們關注的焦點。因此，要投入 更大的精力來研發(fā)高精度的天然氣計量儀表。 

 

1 天然氣的常見物理性質(zhì)

天然氣內(nèi)主要包括例如甲、乙、丙烷這種低分子類的 飽和氣體以及氧氣、二氧化碳這種非烴類的氣體。這些組 成氣體會決定天然氣的運輸計量，主要包括以下幾點天然氣的主要性質(zhì)：

（1）天然氣的分子量；

（2）天然氣的相對密度；

（3）天然氣的壓縮因子；

（4）天然氣的導熱系數(shù)；

（5）天 然氣的流動性能。

 

 2 天然氣計量特點

（1）天然氣的流動狀態(tài)、閥門開關機壓縮機啟停等均 會影響計量的準確度。尤其是管路中帶有往復式壓縮機的 工藝，對流量計量準確性的影響更大；

（2）天然氣是一種產(chǎn)自地下的混合氣體，不同氣井、不同開采時期，其組分都會發(fā)生變化，而且天然氣含水和腐蝕性組分等，也對流量測 量儀表本身和修正提出了要求；

（3） 由于天然氣的可壓縮性，所以體積流量應該標定當時所處的狀態(tài)，國內(nèi)一般情 況默認的是工程標準狀態(tài)；

（4）天然氣是易燃易爆氣體，在選用配套電氣儀表時必須采用防爆型，確保測量系統(tǒng)乃至 整個輸氣系統(tǒng)的安全。 

 

3 常見天然氣計量方式及優(yōu)缺點

在生產(chǎn)的過程中天然氣流量的測量方法可按照測量參數(shù)分為容積流量、質(zhì)量流量和能量流量三種。其中，能量流量測量是直接測量天然氣發(fā)出的熱量的多少，用戶使用 燃氣與組分無關，按熱量多少取費，更具有科學性和經(jīng)濟 價值，是未來計量發(fā)展的趨勢。但是目前非常常用的依然是以下幾種天然氣計量方式： 

 

（1）孔板流量計 

孔板流量計是當所測天然氣通過節(jié)流裝置時，氣體會在孔板處產(chǎn)生收縮，導致氣體流動速度明顯增加，致使靜 壓力降低，在氣體經(jīng)過的孔板前后形成壓力差。根據(jù)孔板 前后差壓即可計算出天然氣流量。

 

優(yōu)點：該流量計可用于管道的直徑較大的工況下，而且組成部件較少，操作簡單， 數(shù)據(jù)穩(wěn)定，使用壽命較長，成本低，校準容易等。

 

缺點：對于 運輸管線較長的工況應用受限，而且量程范圍較小，體積較大，孔板前后所連接的緩沖線較長，較難提升精確度，可 重復性差。

 

 （2）渦輪流量計 

渦輪流量計的主要工作原理是通過待測氣體的流動 力推動流量計中的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，再計算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的次數(shù)得出氣體流量。

優(yōu)點：測量范圍廣，精度高，體積小，安裝和后期 保養(yǎng)方便，輸出信號穩(wěn)定，而且其信號頻段易與現(xiàn)階段計 算機系統(tǒng)匹配。

缺點：內(nèi)部構(gòu)件易被污染，對待測氣體的干 凈程度要求較高，抗震動能力差。 

 

（3）超聲波流量計 

超聲波流量計的工作原理是利用超聲轉(zhuǎn)換裝置將電 能轉(zhuǎn)換為超聲波能量后，由于超聲波具有強的穿透能力，將發(fā)出能夠穿透待測氣體波頻，終端的接收裝置將收到該 頻段信號，通過計算儀器計算出所測流量并顯示在儀表 上。超聲波流量計的使用范圍，精確度和耐用性均高于其它流量計，在歐美等發(fā)達國家應用較多。中國非常好次采用超聲波流量計的工況是西氣東輸?shù)拇罂趶教烊粴夤艿肋\ 輸中。

 

優(yōu)點：準確度高，量程范圍廣，可進行雙向測量操作， 體積小，耐用性高，對環(huán)境要求低，受壓力、溫度、待測氣體分子質(zhì)量和組成等影響較少，工作原理簡單，是今后流量計發(fā)展的重要方向，可能會成為標準氣體流量計。

 

缺點：成 本高，設備價格昂貴，目前主要使用在中大型工程項目中。 

 

4 天然氣流量計量儀表選擇考慮因素

（1）精度，流量儀表的精度等級是保證在某一較寬的 流量范圍內(nèi)，如果使用條件是在某一特定流量或很窄的范 圍，此時使用的測量精度比規(guī)定值高。

（2）重復性，重復性由儀表本身的原理和制造質(zhì)量決定。嚴格地說，重復性是 指環(huán)境條件、介質(zhì)參量等不變的情況，對某一流量值短時間內(nèi)同方向進行多次測量的一致性。然而，實際應用儀表 的重復性被許多因素如流體粘度、密度等參量變化所影響，因這些參量影響還未達到需要修正的地步，往往被誤 認為儀表重復性不好。

（3）輸出信號特性，可分為模擬量和 脈沖量。模擬量輸出適合于過程控制，與調(diào)節(jié)閥接配，但較 易受干擾；脈沖量適用于總量和高精度測量，長距信號傳 輸不受干擾。

（4）響應時間，應用于脈動流場所應注意儀表 對流動階躍變化的響應。有些使用場所要求儀表輸出跟隨 流動變化，而另一些為獲得綜合平均值要求有較慢響應的 輸出。瞬態(tài)響應常以時間常數(shù)幾毫秒到幾秒，或響應頻率 數(shù)百赫茲等以下表示。配用顯示儀表可能要相當大地延長 響應時間。 

 

5 天然氣流量計量儀表環(huán)境影響

環(huán)境條件對于天然氣計量儀表安裝與使用也十分重要，主要是從以下幾方面考慮的：

（1）溫度，環(huán)境溫度超過 規(guī)定會影響儀表電子元件而改變測量性能，因此某些現(xiàn)場 儀表需要有環(huán)境受控的外罩。

（2）濕度，高濕度會加速儀表的大氣腐蝕和電解腐蝕，降低電氣絕緣；低濕度容易感生 靜電。

（3）安全性，應用于爆炸性危險環(huán)境，按照氣氛適應 性、爆炸性混合物分級分組、防護電氣設備類型以及其他安全規(guī)則或標準選擇儀表。如果其中可能具有腐蝕性的化學物質(zhì)，則需要儀表的整個外包裝耐腐蝕性，或者防水性 良好，可采用定期沖洗等方式。

（4）電磁干擾環(huán)境，應注意 電磁干擾環(huán)境以及各種干擾源。

 

 6 結(jié)束語

隨著科技的進步，我國的數(shù)字技術愈發(fā)成熟，作為其中的核心芯片業(yè)接連產(chǎn)出，都為超聲波流量計的快速發(fā)展做了鋪墊。這些精準技術保證了天然氣管網(wǎng)運行時數(shù)據(jù)的 精準度。同時檢測流量計是否滿足具體的施工難易程度也 凸顯得尤為重要，國內(nèi)也針對此情況建立了相關配套設 施，引進國外的先進儀器與技術增加了測量的精準性，降 低測量誤差，為實際施工做了堅強的后盾。在一個智能的 時代，對于天然氣的測量也向這邊靠攏，省去人力的投入， 換來的是實時監(jiān)控、精準數(shù)據(jù)以及安全保障等等。檢查方 法普遍是用實際管內(nèi)天然氣為測定流體，其中測試顯示的 數(shù)據(jù)也向多方面發(fā)展。為了面對不同管內(nèi)流體和施工狀況 而選擇不同的儀器，與此同時實現(xiàn)對整條管線的各個管段 的監(jiān)控。