天然氣流量計量（liàng）新的進展與發展（zhǎn）趨勢

國內外天然氣（qì）計量狀況簡要回顧（gù）
    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視。歐美等（děng）工業化水（shuǐ）平較高的發達國家，對天然氣計量技術（shù）的（de）研究起步較早，投人的資金及（jí）科技力量較大，尤其是對貿（mào）易天然氣的計量十分重（chóng）視。從流量計選型上，歐洲主要使用（yòng）渦輪（lún）、腰輪流量計，如在荷蘭渦輪、腰（yāo）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（ér）美國則以使用孔板為主（zhǔ），約占（zhàn）80%。從整體上來看，在流量計使用上，70年（nián）代形成了孔板使用高潮，80年代形成了渦（wō）輪（lún）流量（liàng）計使用的高潮，90年代中後期（qī）則掀起了超（chāo）聲流量計熱潮。
    在流量標準方麵，各國流量工作者花（huā）費了大（dà）量時間，付出了艱苦的努（nǔ）力，在（zài）分析總結大量的（de）實驗和應用數據的基礎上，相繼推出具有代表性的標準如（rú）天（tiān）然氣流量標準孔板計量標準(AGA No.3)、氣體渦輪流量計標準(AGA No.7)、天然氣（qì）及其（qí）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準(AGA No.9)、用差壓裝置測量流體流量標準(ISO5167)、氣體渦輪流量計標準(ISO9951)、氣體超聲波流量計標準(ISO/TR12765)以及天然氣壓縮因子（zǐ）計（jì）算標準(ISO/DIS12213)等，這些標準規程對（duì）天然氣流量（liàng）計量具有（yǒu）積極（jí）的指導意義。
    與此同時，在（zài）國外人（rén）們從重視幹標法逐步過渡（dù）到實流檢定的（de）思維模式—一（yī）重視量值溯源與（yǔ）量值傳遞工作，相繼出現許多實流檢定實（shí）驗室，如（rú）美國科羅拉多工程實驗室 (CEESI)、美國西南研（yán）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（shí）驗室 (NEL)、日本（běn）國家計量（liàng）院(NRLM)。
    近幾年，國際法製計量組織（zhī）(OMIL)氣體計量分委員會（huì）歐共體起草了國（guó）際建議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統（tǒng）的組成和對輔助設備的具體要（yào）求，對天然氣計量係統（tǒng）的設計原則及設計（jì）指南，計量係統的在線檢定、安裝和（hé）操作維護等進行了規定。
    我國天然氣計量起步較晚，氣藏主要（yào）分布在四川、長慶、新疆，儀表（biǎo）的使用選型主要使用孔板（bǎn），其比例約占88％，采用幾何檢定法。從70年代以來，我國參照國外係列標準，結合自己的實際情況，在天然氣儀表的設計選型、使用、安裝、維護、管理、氣質分析等方麵（miàn）作了相應的工作，得出一些較重要的（de）結論（lùn），同時對（duì）現場阻力件、複雜工況影響，摸索出了一些成熟的經驗，在（zài）標準方麵形（xíng）成了《天然氣流量的標準孔板計量方法》(SY/T6143－1996)標準、等效采用 ISO5167形（xíng）成GB2624標底，但就總體水平（píng），與國外還存在顯著差距。
    近幾年，我國天然氣計量技術新進展
    我國大量使用的孔板節流裝（zhuāng）置及其（qí）二次儀表雙波紋管差壓計的計量技術（shù），由於其固（gù）有的缺陷，如孔板在使用過程中的不斷磨損、腐蝕；現場阻力件組合形式遠不止標準規定的7種情況；現場旋渦流、脈動流影響因素（sù）複雜；對於氣（qì）量波動大、變化頻率高的狀（zhuàng）況適應性差；導壓管易引起信號滯後等[1]，不能保證其（qí）計量準確度，這給流量工作者帶來了新（xīn）的研究課題。近幾年來，我國天然氣計量技術取得（dé）了以下一些新的進展。
    l、孔板節流裝置二次儀表智能化
    1998年以來，在二次儀表方麵（miàn），對部分天然氣計量裝置進行了改造（zào），現場逐步（bù）采取配用智能壓（yā）力（lì）變送器、溫度變送器，流量計算機以取代雙波紋管差壓（yā）計，從而實現計量（liàng）自動化。該係統變送器具有（yǒu）準確度高、穩定性好，可利用（yòng）它的通訊功能進行在線故障診斷、組態和校驗，天然氣流量計量逐步走向在線、智能、實時計量。
    2、適（shì）應（yīng）中小流量（liàng）的新型智能式流量（liàng）計應（yīng）用
    為解決部分現場在中（zhōng）小流量和中低壓情況下流量（liàng）波動（dòng）較大，孔板計量準確（què）性較差的特殊難題，國內推出智能漩進旋渦流量計、智能（néng）渦輪流量計，該類流量（liàng）計能在線（xiàn）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（háng）溫度（dù）、壓力補償。經過實流標定和在現場（chǎng）較大範圍應用(如四川（chuān）、新疆、大港、大慶等)，效果（guǒ）較好。近期又出現了該類型的雙探頭智能流量計，抗幹擾能力進（jìn）一步增強。
    3、高壓大流量計量技術研（yán）究
    隨著國外氣體超聲流量計的迅速發展，我國及（jí）時跟（gēn）蹤（zōng）國外先（xiān）進計量技術，自1999年以來，由國家原油大流（liú）量計量站成都天然氣流量分站(以（yǐ）下簡稱計（jì）量分站)牽頭，對具有典型代表（biǎo）的美國Daniel、荷蘭Instromet、美國Contronlotron所生產的氣體超聲流量計進行了實流測（cè）試，研究在理想安裝條件、非理想安裝（zhuāng）條件、旋轉不同角度安裝條件、帶壓更換超聲換能（néng）器、不同壓力條件（jiàn）、聲道故障狀態的性能並進行（háng）現場應用。得出氣體超聲流量計幹校後仍需實流檢定和周期送檢等重要結論[2]。經過天然氣實流測試（shì）後，北京、大慶、新疆（jiāng）、四川、天（tiān）津、河北等已逐步引進氣體超聲流（liú）量計約40台。口徑在DN150mm －DN400mm之間，不確（què）定度為0.5％-1.0％。
    4、實流檢定技術的發（fā）展
    過去標準孔板一直沿用“幾（jǐ）何檢驗法”，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（liàng）分站建成，該站擁有mt原級標準裝置（zhì），總不確定（dìng）度為 0.1％和從美國CEESI引進臨界流音速噴嘴次級標準裝置，總不確（què）定度為0.25％，具備天然氣流量實流檢定條件。最近4年，實流檢定（dìng）技術日趨成熟，已建立起全套天然氣實（shí）流檢定方法、程序（xù）、管理（lǐ）製度，並與國外如美國、荷蘭、英國、德國（guó）等技術和（hé）水平逐步靠近。為了（le）更好地（dì）模擬（nǐ）現場工況，減少（shǎo）裝載（zǎi）、運輸（shū）帶來的係列困難，控製和合理減少現場計量誤差，我國實流檢定（dìng）逐步從室內走向現場。如，國家原（yuán）油（yóu）大流量計量站(大慶)的移動式音速噴嘴標（biāo）定車(壓力1.6MPa、管徑DN200mm、流量90000m3/h)，計量分站新購置的移動式氣體超聲（shēng）流量標（biāo）定（dìng）車(壓力6.4MPa、管徑DN600mm、工況流量80-8000 m3/h)。
    5、標（biāo）準的逐步完善與統（tǒng）一
    孔板標準（zhǔn）由SYL04－83升（shēng）級為SY/T6143－1996，現正準備升為（wéi）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（guò）國家專標（biāo）委評（píng）審。《天然氣計量係統技術要求》，非等效采用（yòng） PREN1776：《天然氣測量係統基本要（yào）求》，2001年8月，已通過國家專標委評審。目（mù）前（qián）正準備起（qǐ）草《用渦輪流量計測量天然（rán）氣》國家標準。
    6、國際流量比對
    國外（wài）流量（liàng）比對起步較早，最近幾年華陽計量分站在天然氣流量方（fāng）法與美國CEESI、美國SWRI、荷蘭NMI、德國Pigsar進（jìn）行了初（chū）步的流量比對工作，結果基本一致。2000年在（zài）巴西舉（jǔ）行的第10屆（jiè）國際流量會議中國作為會員正式參加國（guó）際循環比對（duì）工（gōng）作組(BIPM/CIPM/CCM下屬流量測量工作組 WGFF)第一次會議[3]。2001年4月初，我國在土耳其參加了（le）第二屆國際流量工作組(BIPM/CIPM/CCM/WGFF)會議。
    7、科研（yán）技術（shù）與（yǔ）國際學術交流活動
    近幾年來，我國天然氣（qì）流（liú）量計量取得較（jiào）大科研成就。比較典型的科研項目有：“天然氣、空氣、水為介質對孔板計量性能的影響研（yán）究（jiū）”、“天然氣計量技術研究”、 “氣（qì）體超聲流量計的測試與現場應用研究”、“新型（xíng）流量（liàng）計及新型（xíng）整流器的研究與應用”、“安裝條件對孔板影響因素的研究”等。
    我國參與（yǔ）國際計量學（xué）術活動比較頻（pín）繁，如：參加（jiā）美國API會議（yì）、參加英國國際法製計量組織(OMIL)，主持和申辦（bàn）國際流量測量學術會議FLOMEKO和ISO/TC193等（děng）。
    天然氣計量新的觀念與發展趨勢
    隨著中國加入WTO，外資企業不斷進人（rén）我國天然氣市場以及（jí）引進國外（wài）天然（rán）氣（qì）的可能（néng）性、天然（rán）氣計量（liàng）與國際接軌即將成為麵對麵的現實[4]，其計量觀念與發展趨勢（shì）也將由此而發生係列變化。分析表明，下一步我國天然氣計量將向以下七（qī）方麵發展：
    l、計（jì）量方式向自動化、智能（néng）化、遠（yuǎn）程（chéng）化計量（liàng）方式發展
    由於電子技術、計算（suàn）機以（yǐ）及互（hù）聯網技術的迅猛發展，天然氣計量已逐步向在線（xiàn）、實時、智（zhì）能靠近，同時依靠網絡技術實現遠程化通訊、控製和管理，如SCADA係統的應用和智能渦輪流量計智能係統（tǒng）。
    2、檢定方式、量（liàng）值溯源從靜態單參數向動態多參數溯源發展
    過去流量（liàng）計檢定（dìng）方式（shì）通常（cháng）采用檢定靜態單參數方法，如標準孔板依靠幾何檢定法檢定孔板的8個幾何靜（jìng）態單參數來保證流量計的準確。隨著國內國外實（shí）流檢（jiǎn）定（dìng）技術（shù）的成（chéng）熟，天然氣流量量值溯源正逐步向實流（liú）檢定方（fāng）向發展，即（jí）以實際天然氣介質、在接（jiē）近實際（jì）現場（chǎng）工況等（děng）條件下對流量的分（fèn）參數如壓力、溫度、氣質（zhì）組分和流量總量進行動態量值溯源。
    3、儀表選型從單（dān）一（yī）儀表向多元（yuán）化儀表發展
    過（guò）去流量儀表選型比較單一（yī），近（jìn）幾年隨著對流量計（jì）的研究和開發，不同的流（liú）量計（jì）有不同的特點和適應範圍，流量儀表選型由此呈現從單（dān）一（yī）儀表向多元化儀表方向發展（zhǎn）。如，對中低壓、中小流量可選擇智能型速度式（shì）流量計(渦輪、漩（xuán）進旋渦流量計)；對高壓、大流量可選擇氣體超聲流量計。近期，又出現了一種新型流（liú）量計—— 內（nèi）文（wén）丘利管，它可適合流量變（biàn）化範圍（wéi）大的中低流量工況。
    4、計量標準由單一標準（zhǔn）向多重標準（zhǔn）發（fā）展
    我國天然氣計量標準不斷發展、豐富和完善，結合（hé）國外標準後我國流量計量標準已基本構成完整的體係，正（zhèng）逐步由單一標準向多重標準發展。
    5、計量方式從體積計量向能量計量發展
    我國天然氣貿易計量方（fāng）法是在（zài）法定的質量指標下按體積計量。隨著市場經濟的不（bú）斷完善和WTO的即將加（jiā）入（rù），要求我國天然氣（qì）貿易計量方法盡快與國際接（jiē）軌。 2000年（nián）5月，ISO/TC193第12次年會在成都召（zhào）開，專題討論了SC2/WG4有關天然（rán）氣能量計量工作組文（wén）件（jiàn）(ISO/WD 15112)，2000年12月出了委員文（wén）件(ISO/CD 15112)。有關天然氣能量計量成為發展趨勢，我國（guó）正在加快進程開（kāi）展相應的準備工作。
    6、單一數據管理向計量係統管理方向（xiàng）發展
    單（dān）一數據管理具有諸（zhū）多缺點。計（jì）算機技術的發展給天然（rán）氣計量（liàng）係統管理創造了（le）良好的條件。天然氣計量管理從影響測量結果的各個方麵、各個環節（jiē）進（jìn）行全過程的、動態（tài）的、科學管理。中油股份公（gōng）司西（xī）南油氣田分公司2001年即將完成的科研課題《西南（nán）油氣（qì）田分公司天然氣計量信息管理係統》為天然氣（qì）計量自動化及過（guò）程管理提供了信息管理（lǐ）係統。
    7、計量（liàng）管理從事後（hòu）計量糾紛解釋向（xiàng）事前過程管理發展
    隨著市場經濟的發展，人們越來越（yuè）重視天然氣（qì）計量，特別（bié）是貿易計量。因此，人們對天然氣計量（liàng）在管理（lǐ）觀念上正（zhèng）發生根本（běn）性轉變，不僅對現場計量器具的使用及相應人（rén）員進（jìn）行管理，並從事後計量糾紛解釋向加強（qiáng）事前儀表采購選型、安裝使用、過程控製、質量監（jiān）督、數據管理、實流檢定的管理轉變和發（fā）展。