天然气流量的测量
随着全球环保实业的发展，天然气的开发和利用越来越被人们所重视。天然气作为清洁能源，在世界一次能源结构中的比重逐年上升。发达国家一般已达到30％～40％，而我国起步较晚，目前这一比例还不高。
我国是天然气资源较丰富的国家之一，但天然气的利用却严重滞后，天然气工业发展有着很大潜力，尤其是西气东输工程的建设，必将为我国经济、社会很环境的协调发展产生强大的推动力。
（1）我国是天然气计量的发展趋势和主要方法 目前，国际天然气贸易计量分为体积计量、质量计量和能量计量三种。工业发达国家质量计量和能量计量两种方法都在使用。我国天然气贸易计量是在法定要求的质量指标下以体积或能量的方法进行交接计量，目前基本上以体积计量为主。
按有关标准规定[10],天然气的标准状态体积流量qn以Nm3/s为单位，工作状态体积流量qf以m3/s为单位；质量流量qm以kg/s为单位；能量流量以MJ/s为单位。
①天然气标准体积流量计算。标准状态体积流量qn计算式为
qvn=qnf (3.38)
或 qvn=qm/ n (3.39)
式中 qvn――标准状态体积流量，Nm3/s；
qvf――工作状态体积流量，m3/s，体积流量计实测值；
qm――质量流量，kg/s，质量流量计实测值；
ρf――工作状态下的密度，kg/m3，实测或计算；
ρn――标准状态下的密度,kg/m3,实测或计算。
天然气在工作状态下的密度ρf若用天然气气流**静压pf、热力学温度Tf和压缩系数Zf进行计算，其公式为
（3.40）
式中 Mm――天然气的摩尔质量，kg/kmol，参照标准GB/T11062计算；
Ra――通用气体常数，MJ/(kmol·K),其值为0.000831448。
天然气在工作状态下的密度ρn的实用公式与式（3.40）相似，其中pf、Tf、Zf用标准状态的 pn、Tn、Zn替代即可。
因此，天然气标准体积流量qn的计算式还可写成
qm=qvf (3.41)
式中 qvf――含义同式（3.38）；
pf――工作状态**压力，MPa，压力实测值；
Tf――工作状态热力学温度，K，温度实测值；
Zf――工作状态下天然气的压缩系数，按SY/T6143标准A1.4条及公式（A8）计算（或按GB/T17747.1～3标准计算）；
Pn――标准状态**压力，Mpa，其值为0.101325；
Tn――标准状态热力学温度，K，其值为293.15；
Zn――标准状态下天然气的压缩系数，按SY/T6143-1996标准公式（A8）计算或按GB/T17747.1～3标准计算）。
②天然气质量流量计算。天然气的质量流量计算式为
qm＝qvfрf (3.42)
式中 qm――天然气的质量流量，kg/s，除由式（3.42）计算外，也可由质量流量计直接测量；
qvf――含义同式（3.38）；
рf――含义同式（3.38）。
工作状态下的天然气密度рf可用气体密度计在线进行天然气气流密度的实测，用实测值参与流量计算。如果用式（3.40）计算рf值，应有工作状态下的**静压pf，热力学温度Tf和天然气组分分析数据yi（组分摩尔分数），按相应的标准计算天然气的摩尔质量Mm和压缩系数Zf，*后才能计算出рf的值来。
③天然气能量流量计算。天然气的能量流量可以由标准体积流量或质量流量乘以发热量Hs来计算。
以标准体积流量计算能量流量的计算式为
En=qvnHsnv (3.43)
式中 En――天然气的能量流量，MJ/s；
qvn――天然气的标准体积流量，由式（3.38）或式（3.41）所得结果；
Hsnv――单位标准体积的高位发热量，MJ/m3，实测或计算。
以质量流量计算能量流量的计算式为
En=qmHsnm (3.44)
式中 En――含义同式（3.43）；
qm――天然气的质量流量，由式（3.42）所得结果；
Hsnm――单位质量的高位发热量，MJ/s，实测或计算。
④发热量测量。天然气发热量可采用直接或间接的测量方法获得。对于管网系统，当使用直接测量不经济时，其结算用的发热量也可以用计算方法获得。两种方法都有在线和离线两种方式。
a.直接测量法。直接测量法可按GB12206标准的要求进行。是采用水流式热量计，由水流量稳定调节、天然气流量稳定调节和测量、水温气温测量、气体燃烧和水计量五部分组成。仪器的具体操作方法修正系数计算请参阅GB12206－1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》。
b.间接测量法。间接测量法是采用GB/T11062标准规定的方法测量天然气的发热量，它是基于对天然气组分进行全分析，然后进行计算，各组分含量同各自发热量的乘机之代数和即为天然气的发热量。组分分析一般采用气相色谱法，具体操作方法请参阅GB/T13610－1992《天然气的组成分析——气相色谱法》。
⑤ 密度测量。天然气密度可以用天然气密度计在线直接测量，也可离线间接测量。
a.在线密度测量。在线密度测量是为了求得流过流量计的天然气质量流量。如果要求得到天然气的标准体积流量，还需得到标准状态下的天然气密度。
对于孔板流量计而言，若在密度计的样气从上游取压孔取出，样气流入在线密度计，它应以特别低的流速流入，并保证对压力和差压的测量没有影响。
除旋转式容积流量计以外的其他流量计，在线密度计宜安装在流量计下游，以避免流量计入口速度分布被干扰。
从取样口到在线密度计之间的连接管线应尽量短、连接件、管线应绝热保温，以减小环境温度对取样气的影响。
为确保在线密度计所测密度值与流经流量计的密度值相同，应将密度传感器的露出部分和流量计的上、下游适当长度的管路进行隔热。
在线密度计应有样气温度测量，当样气温度同主管道中天然气温度有差异时，应该用修正值进行补偿。
b.离线密度计算。在计量站取样口取出有代表性的样气，采用气相色谱仪分析出天然气的全组分分析数据，测量出主管道内天然气静压力和流体温度，然后按式（3.40）计算工作状态下的流体密度。其中摩尔质量Mm按标准GB/T11602计算得到；工作状态下压缩系数Zf按标准SY/T6143－1996A1.4条及公式（A8）计算。
⑥几种天然气常用流量计选型指南。不同的准确度要求和不同的使用条件，天然气流量测量可有多种仪表可选，应综合考虑其准确性、可靠性、安全性及经济性等因素后确定，过分追求高准确度会增加不合理的费用
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