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来源：职称驿站所属分类：物理论文 发布时间：2012-07-13浏览：53次
【摘要】随着天然气应用前景的逐步广泛，天然气资源消耗加快，如何通过有效的计量，减少天然气的浪费，就摆在我们面前的课题。本文通过目前已有的计量技术天然气计量方法，结合胜利油田现场使用状况，就天然气计量如何合理选用提出作者的见解。
关键词：天然气仪表，计量技术，工作原理，合理选型
一、前言
天然气是一种有毒气体，其化学组成及其物理化学特性因地而异。主要成分为甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。它广泛用于玻璃制品生产，发电，氮肥生产，城市燃气，是一种理想的清洁能源，是国家的重要能源命脉之一，在国民经济发展中占有重要的地位。随着社会的进步，人们活动的活跃，能源面临着越来越短缺，因此合理利用能源，有效开展节约能源的课题就摆在人们面前，就天然气来讲，通过精确的计量，是减少天然气浪费的有效途径之一。
二、天然气计量方法及原理
目前在国内外天然气计量方法上主要有以下几种，标准孔板流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计、超声流量计等。目前除了标准孔板流量计计量技术外，其它计量方法还缺乏必要的技术规范支持。
标准孔板流量计：其工作原理----充满管道的流体流经管道内的节流装置，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。在已知有关参数的条件下，根据流动连续性原理和伯努利方程可以推导出差压与流量之间的关系而求得流量。
涡街流量计：气体进入流量计，首先通过前导流体，在其作用下气体得到整流并加速。由于涡轮叶片与流体流向成一定角度，流体的冲力使叶片具有转动力矩。在克服摩擦力矩和流体阻力后，叶轮开始旋转。当转动力矩和摩擦力矩、流体阻力矩平衡时叶轮转速稳定，在一定条件下叶轮转速与液体流速成正比。因此在一定流量范围内，涡轮旋转的角速度与流体体积流量成正比。根据电磁感应原理，随着叶轮上嵌装主磁体周期性旋转，检测器线圈所处磁场也随之改变，从而在线圈两端产生与流体体积成正比的脉冲信号。该信号经放大、滤波、整形后送入转换器，与温度、压力信号一起进行运算处理，并在LCD屏幕在显示出来，从而实现流量测量。
旋进旋涡流量计：其工作原理----流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线。在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流，当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件湍流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理。最后在液晶显示屏上显示测量结果。
超声流量计：其工作原理----超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。其优点：使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态，不产生附加阻力，仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。
三、优缺点比较
仪表类型 优点 缺点
标准孔板流量计 1、计量精度高。精度可达
2、无可动件。结构简单、牢固、使用寿命长
3、性能稳定，工作可靠，配各种功能的差压变送器，可满足不同用户的需求 1、安装要求较高。
2、仪表费用较高。
旋进旋涡流量计 1、精度高，在所有流量计仪表中属于最精确的流量仪表；
2、重复性好；
3、无零点漂移，抗干扰性好；
4、测量范围度宽。 1、不能长期保持校准特性；
2、流体物性对流量特性影响较大。
涡街流量计 1、结构简单牢固；
2、适用于多流体种类的场合流量；
3、有较高测量精度；
4、测量范围度宽，且压损小。 1、不适应于低雷诺数流体测量；
2、需较长直管段；
3、与涡轮流量计相比，仪表系数较低。
超声流量计 1、可做非接触式流体测量；
2、属于无阻碍测量，故无压力损失；
3、它与电磁流量计相比，具有可测非导电性液体，独特优点。 1、在传播时间法时，只能用于清洁液体和气体，而在多普勒法时，测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体；
2、多普勒法测量精度不高。
3、现场应用较少。
四、如何合理选择型
目前在油田天然气生产中、需要数量较大的天然气计量仪表。仪表配套、安装、维护维修、标定，费用不匪。因此根据现场生产情况，天然气的用途，使用环境，合理选用天然气计量仪表非常重要，既可以提高仪表的使用寿命，保证允许的计量精度，又可以尽可能的减少费用，实现天然气能源的有效计量。
下面就目前油田的天然气生产过程的现况，根据天然气用途，使用环境状况、计量精度要求，就如何选用合理的计量仪表，进行探讨，仅供参考。
用途 特点 气表选型
选用仪表
产气计量 能准确计量，适合含气水的介质 旋进旋涡流量计 智能旋进旋涡计量计系列
自用气计量 精度可以低些，需求量大，要求使用寿命长。 旋进旋涡流量计 智能旋进旋涡计量计系列
交接计量 要求精度高，量少，要求质量可靠，运行稳定。 交接气量大 标准孔板流量计 采用自动孔板阀，配套差变、差变、温变，利用RTU模块处理技术，实现自动化计量。
交接气量小 旋进旋涡流量计 智能旋进旋涡计量计系列
销售计量 要求精度高，量少，要求质量可靠，运行稳定。 销售气量大 标准孔板流量计
采用自动孔板阀，配套差变、差变、温变，利用RTU模块处理技术，实现自动化计量。
交接气量小 旋进旋涡流量计 智能旋进旋涡计量计系列
气井计量 要求仪表耐高温，适合含气水的介质，环境条件比较差。 涡街流量计
超声流量计 智能型涡街流量计
《天然气计量仪表的技术状况探讨》
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文章名称： 天然气计量仪表的技术状况探讨
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