国内天然气计量表的必要性相关流量计选择

 作为一种应用极为广泛、清洁高效的能源，天然气越来越受用户的欢迎，伴随国际国内对于环保工作的重视，对于天然气流量计的测量的要求也在逐步提高，天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量3 种方式。国际天然气贸易和欧美等国家多采用能量计量方式，在国同仍然是以以体积计量方式为主。本文针对性地介绍了国内外天然气计量现状，分析了我国天然气能量计量的必要性和可行性。天然气能量计量符合国家能源发展“十三五”规划对天然气资源精细化管理的要求，有利于推进我国天然气市场化改革的进程。目前，我国已制定能量计量相关技术标准，基本具备能量计量技术条件，建议加快推进我国天然气能量计量相关工作。
 
　　1 天然气计量方式
　　天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量3 种方式。国际天然气贸易和欧美日韩等工业发达国家广泛采用能量计量，而我国及周边俄罗斯、中亚地区天然气资源国家仍以体积计量为主，天然气质量计量应用相对较少。
　　1.1 体积计量
　　天然气体积计量仪表包括孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计、腰轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计等。
　　1.1.1 孔板流量计
　　孔板流量计为压差式流量计，主要应用于较早投产的天然气管道，近年来，正陆续升级改造为涡轮流量计或超声波流量计。优点：价格较低；结构简单，便于安装；性能稳定；投用前无需实流校核。缺点：测量精度一般，且精度难以提高；测量范围较窄，满足计量精度的前提下一般为3:1～5:1，采用双量程压差计可达10:1；对上下游直管段长度要求较高，一般要求上游直管段长度为30D（D 为流量计内径），下游直管段长度为7D；通过节流装置，压力损失较大；由于孔板流量计由法兰连接，易产生漏气问题，维护工作量较大。
　　1.1.2 涡轮流量计
　　涡轮流量计属于速度式仪表，在长输天然气管道分输站场较为常见。优点：结构简单而牢固，可靠性高；安装方便，便于维修；精度高，重复性好；测量范围较大，可达25:1，在高压输气情况下，还可进一步增大。缺点：涡轮高速转动引起机械摩擦，需注意润滑；需在流量计上游配套过滤器，避免较大固体颗粒损坏涡轮叶片；对上下游直管段长度有一定要求，一般要求上游10D，下游5D；上限流速受“气蚀”现象限制，一般为10 m/s。
　　1.1.3 超声波流量计
　　超声波流量计属于速差式流量计，是继孔板流量计、涡轮流量计之后的第三类适用于高压力、大口径、高精度的天然气流量计。优点：测量精度高；测量范围大，可达100:1；能实现双向流量计量；无可动部件；无压损；不受气体压力、温度、组分变化的影响；有强大的自检测与自诊断功能；全数字式计量系统，易于实现数字化通信；维护简单，可带压更换超声换能器。缺点：目前多为进口设备，价格昂贵，只适用于大、中口径；对上下游直管段长度有一定要求，一般要求上游10D，下游5D；不适用于较小口径（管径小于100 mm）天然气计量。
　　1.1.4 其他计量仪表
　　腰轮流量计又称罗茨流量计，属于旋转式容积式流量计，仅适用于小口径、小流量天然气计量，在长输天然气管道中应用较少。涡街流量计是一种流体振荡型流量计，一般用于玻璃厂、建材厂等企业内部流量监视、考核和能耗计量，在长输天然气管道中基本没有使用。旋进旋涡流量计属于新型气体流量仪表，主要应用于油田内部和城市燃气小型配气站，在长输天然气管道中应用较少。
　　1.2 质量计量
　　天然气质量计量仪表一般指科氏质量流量计，是一种直接式质量流量仪表。优点：测量范围广，可达50:1；上下游不要求直管段；可直接测量流体质量；测量精度较高，稳定性好；对介质的适应性较广，可适用于湿气或脏气的计量，也能适用于气体组分和密度变化较大的气体。缺点：价格昂贵；不能测量低压气体；压力损失较大；对安装固定要求较高；不能用于较大口径（管径大于200 mm）管道天然气。目前，科氏质量流量计在小口径天然气管道计量、脏污天然气计量、燃驱压气站自耗气计量、天然气生产井计量及城市车用CNG（压缩天然气）加气机计量等相关领域有所应用。
　　1.3 能量计量
　　天然气能量计量是体积计量或质量计量的延伸，可通过体积计量、质量计量与单位流量天然气的发热值乘积计算获得。与体积计量、质量计量方式相比，能量计量更能科学体现天然气作为燃料的商品价值。天然气的发热值可通过直接燃烧法测量，也可通过分析气体组分计算而得。对于规模较大的计量站，需配套安装在线气相色谱仪实时测量天然气发热值；对于规模较小的计量站，可采用离线气相色谱分析方法计算热值，再根据对应气源的种类及气源热值的稳定性，选择固定赋值或可变赋值的方法确定对应计量站天然气的发热值。