質(zhì)量流量計在天然氣計量的應用問(wèn)題

當前，科學(xué)技術(shù)水平在新世紀發(fā)展不斷地提高，在此背景下，人們對于資源的利用方式也在呈現出不斷的變化特點(diǎn)。天然氣資源具有高效性、清潔性，已經(jīng)廣泛地應用于人們生活的各個(gè)方面，對于人們生活質(zhì)量的提升具有重要作用，但是，考慮到人們對于資源的掠去性十分強大，我們正在面臨著(zhù)能源資源不斷縮小的問(wèn)題。所以，要想解決上述問(wèn)題，就應該有效節約、合理利用資源，也應該采用必要的有效措施。對于天然氣來(lái)說(shuō)，通過(guò)精確計量手段，能夠保證天然氣浪費現場(chǎng)的有效減少。

1 天然氣計量的發(fā)展概述

縱觀(guān)天然氣計量的發(fā)展，主要的發(fā)展方向表現在以下幾個(gè)方面，值得進(jìn)一步思考。

第一，在進(jìn)行天然氣計量過(guò)程中，正在由傳統的單參數靜態(tài)檢測方式轉變?yōu)槎鄥�數的�?dòng)態(tài)檢測方式。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，動(dòng)態(tài)多參數檢測更能有效保證天然氣計量的準確性，能夠更好地保證滿(mǎn)足社會(huì )發(fā)展的需要，有效保證發(fā)展方式的快速轉變。

第二，在進(jìn)行天然氣計量過(guò)程中，正在超著(zhù)計量方式的遠程化、自動(dòng)化方向發(fā)展，隨著(zhù)不斷改進(jìn)的天然氣計量方式，必將有效推動(dòng)天然氣計量科技水平，體現出較強的智能化、遠程化以及自動(dòng)化的發(fā)展特點(diǎn)，也是目前的天然氣計量先進(jìn)性的最為主要的表現形式，保證科技生產(chǎn)力在天然氣計量發(fā)展進(jìn)程中的作用。

第三，多元化儀表類(lèi)型的快速發(fā)展則是天然氣計量發(fā)展的必然趨勢。傳統的天然氣計量中的流量?jì)x表具有結構單一、形式簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。但是，隨著(zhù)針對流量計量工作進(jìn)一步深化研究，可以看出，不同的工礦環(huán)境決定了具有不同功能的不同的流量計的相應的適用范圍。所以，在各個(gè)不同領(lǐng)域中的天然氣計量工作涉及到多元儀表類(lèi)型的更新?lián)Q代。

第四，在進(jìn)行天然氣計量過(guò)程中，偏重于原有的單一化數據管理問(wèn)題向系統化發(fā)展的轉變。結合計算機信息技術(shù)的發(fā)展，能夠有效進(jìn)行天然氣流量計量的數據管理工作，并具備較好的應用環(huán)境，實(shí)現大批量的數據存儲功能，保證能夠有效對于多個(gè)時(shí)間段的數據進(jìn)行有效的分析、測量和管理工作，這種天然氣的數據管理的轉變，能夠有效在各個(gè)環(huán)節進(jìn)行全過(guò)程的動(dòng)態(tài)的科學(xué)管理。

2 幾種不同的質(zhì)量流量計分析

在不斷提高的科學(xué)技術(shù)水平的背景下，針對天然氣計量中出現的計量問(wèn)題，不同的工況環(huán)境所使用的流量計也具有較大的不同，這里主要針對常用的不同質(zhì)量流量計進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)、工作原理以及適用性方面的分析。

2.1 科氏力質(zhì)量流量計

對于科氏力質(zhì)量流量計來(lái)說(shuō)，主要是利用科里奧利力原理，能夠有效對于封閉管道內流體質(zhì)量流量進(jìn)行準確直接測量一種測量?jì)x表。其工作原理也是科里奧利力原理，就是根據流體在封閉管道內的流動(dòng)特點(diǎn)，即保持直線(xiàn)運動(dòng)也處于旋轉運動(dòng)中，則會(huì )產(chǎn)生正比于質(zhì)量流量的科氏力，根據此所制造相應的計量?jì)x表。

其優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：一是具有比較高的量程，一般情況能夠達到20：1到50：1的范圍內，部分儀表量程能夠在100：1以上；二是能夠有效進(jìn)行流量的直接測量，具有較高的計量準確性，以及較好的穩定程度；三是能夠使用范圍比較廣的介質(zhì)，適用于臟污天然氣的計量工作；四是，能夠有效進(jìn)行相應的維護和清潔工作，保證使用壽命的進(jìn)一步增加；五是，尤其適用于進(jìn)行貿易交接計量的過(guò)程控制情況下。

其缺陷主要包括以下幾個(gè)方面：一是具有較弱的抗干擾能力，需要進(jìn)行固定安裝；二是只能進(jìn)行密度較高的天然氣的測量工作；三是具有較大的重量和體積，并具有較大的壓力損失；四是僅適用于測量小管徑流量；五是，具有比較昂貴的價(jià)格。

2.2 熱式質(zhì)量流量計

對于熱式質(zhì)量流量計來(lái)說(shuō)，主要是通過(guò)流體流過(guò)外熱源進(jìn)行管道的加熱，這時(shí)，流體質(zhì)量流量的測量則是通過(guò)所產(chǎn)生的溫度場(chǎng)變化來(lái)進(jìn)行描述，或者，利用流體加熱過(guò)程，在達到某一溫度過(guò)程中，溫度上升所需要的能量和流體質(zhì)量之間存在的對應關(guān)系，來(lái)進(jìn)行流體質(zhì)量流量的測量而研制的一種流量?jì)x表。

其工作原理如下：氣體流量的計量過(guò)程則是通過(guò)氣體流經(jīng)流量計內加熱元件的相應的冷卻效應來(lái)進(jìn)行計量。一般來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)熱阻元件存在于氣體通過(guò)的測量段內，一個(gè)主要實(shí)現加熱器的作用，另外一個(gè)進(jìn)行有效的溫度檢測。在這樣的情況下，氣體溫度則是由溫度傳感元件進(jìn)行檢測，應該保證被測氣體溫度和加熱空間存在一個(gè)恒定的溫度差，這點(diǎn)則是通過(guò)加熱器對于電流改變所實(shí)現。如果出現增加的氣流速問(wèn)題，則具有比較大的冷卻效應，則應該保證具有較大的熱電阻間恒溫的電流。這種熱傳遞應該正比于氣體質(zhì)量流量，通過(guò)有效的供給電流和氣質(zhì)質(zhì)量流量的一一有效對應函數關(guān)系，能夠有效表征氣體的流量。

其所具備的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：一是，熱式質(zhì)量流量計的壓力損失很小，沒(méi)有活動(dòng)部件，熱分布式儀表沒(méi)有阻流件；二是，熱式質(zhì)量流量計能夠有效針對低流速（氣體0.02～2m/s）微小流量進(jìn)行測量；三是，針對CO、O2、N2、NO、H2等接近理想氣體的雙原子氣體，利用熱分布式儀表獲得較好效果，并不用進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的標定工作，直接可以進(jìn)行空氣標定的儀表；四是，熱式質(zhì)量流量計具有較為可靠的使用性能，相比于推導式質(zhì)量流量?jì)x表，并不需要溫度壓力感器以及相關(guān)的涉及到計算單位等，僅需要流量傳感器組成就能完成測量工作，組成結構簡(jiǎn)單，不容易出現故障概率。

其存在的缺點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：一是，僅適用于小流量情況，因為儀表則會(huì )造成被測氣體帶來(lái)一定熱量；二是，熱式質(zhì)量流量計具有較慢的響應速度；三是，對于脈動(dòng)流的使用具有一定的限制；四是，對于被測量氣體組分變化較大的情況來(lái)說(shuō)，考慮到具有cp值和熱導率的變化影響，則會(huì )產(chǎn)生測量值的波動(dòng)情況，產(chǎn)生一定的誤差。

2.3 MEMS質(zhì)量流量計

對于MEMS質(zhì)量流量計來(lái)說(shuō)，也稱(chēng)為微機械電子系統，則是通過(guò)熱式質(zhì)量流量傳感器芯片的作用，能夠依據氣體流動(dòng)所造成的熱場(chǎng)變化，進(jìn)行相應的氣體流量情況。其工作原理如下，類(lèi)似于傳統的熱式質(zhì)量流量計，在測量過(guò)程中，流體的質(zhì)量流量則與流過(guò)傳感器時(shí)所帶走的熱量相對應，不同之處則是經(jīng)過(guò)傳感器所測得的流量，并沒(méi)有和壓力、溫度的相關(guān)性。

其優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：一是，具有較高的靈敏度，存在較小的始動(dòng)流量；二是，量程比較大，能夠實(shí)現100：1；三是，并不存在可動(dòng)部件；四是，具有較小的損失壓力，質(zhì)量比較輕；五是，零點(diǎn)穩定性能好，具有極短的相應時(shí)間。

3 質(zhì)量流量計在天然氣計量中的應用探討

上述可以看到質(zhì)量流量計具有一定的優(yōu)勢之外，還具有一些不足指出，比如，具有比較高的造價(jià)問(wèn)題，比較大的壓力損失，并不適合進(jìn)行大管徑流量監測工作，對于天然氣的長(cháng)管道應用中難以進(jìn)行應用，能用于比較臟的天然氣情況，以及DN小于200的小管徑管道情況。對于長(cháng)輸管道的天然氣計量來(lái)說(shuō)，主要采用的儀表包括超聲波流量計、渦輪流量計等。

另外，利用質(zhì)量流量計能夠體現出在燃驅壓氣站自耗氣的流量計量中的作用�？紤]到站內供氣存在頻繁的啟停操作，會(huì )造成波動(dòng)范圍比較大流量情況，一般為5—20000Nm/h，這樣容易造成流量計的較大沖擊，在現有水平情況下，不能進(jìn)行有效的準確計量。

對于量程比較寬的質(zhì)量流量計來(lái)說(shuō)，其檢測管并沒(méi)有有效的可動(dòng)部件，并沒(méi)有存在阻礙流體流動(dòng)的部件，一般來(lái)說(shuō)，比較適用于進(jìn)行計量自耗氣流量的情況。

對于液化的天然氣來(lái)說(shuō)，體積變得很小，僅為同標準下氣體體積的1/600，這樣有利于進(jìn)行運輸。相似于石油產(chǎn)品，液化后的天然氣自身并沒(méi)有很好的潤滑性，在計量流量過(guò)程中，如果采用容積式流量計或者渦輪流量計，則會(huì )存在腔壁、軸承的嚴重磨損問(wèn)題，導致出現使用壽命嚴重不足。質(zhì)量流量計沒(méi)有可動(dòng)部件，也就沒(méi)有相應上述的潤滑問(wèn)題，保證使用壽命的有效增加。另外，交接質(zhì)量能夠有效通過(guò)質(zhì)量流量計進(jìn)行直接測量，一般情況下，在國內交接液化天然氣的單位為噸，這樣能夠有效方便進(jìn)行計量。由于在石油計量方面，質(zhì)量流量計具有較為成熟的應用，考慮到液化態(tài)天然氣和石油具有相似性質(zhì)，可以進(jìn)行有效借鑒，保證質(zhì)量流量計在石油計量中具有有效應用。

4 應用注意事項探討

首先，考慮到天然氣密度小的特點(diǎn)，為了有效保障進(jìn)行測量的準確度，在選擇質(zhì)量計結構時(shí)，應該選擇相同質(zhì)量變化情況下的表現更為明顯的結構。這里一般則是利用U型質(zhì)量計量計能夠獲得更加的效果。其次，對于操作壓力增高的質(zhì)量流量計來(lái)說(shuō)，考慮到具體的測量管的變化情況，則會(huì )出現一個(gè)負向偏差，對于比較大的壓力情況下，則不能忽略這一偏差問(wèn)題，這種情況下，則應該進(jìn)行壓力補償處理，可以通過(guò)增設壓力變送器來(lái)實(shí)現。最后，在進(jìn)行檢定質(zhì)量流量計的過(guò)程中，應該選擇常見(jiàn)的液體標準裝置為鑒定的基礎，有效避免出現僅有的部分專(zhuān)業(yè)檢定結構進(jìn)行國內天然氣質(zhì)量流量計的檢定工作，這樣能夠有效降低檢定成本。

5 結論

由于天然氣的應用范圍日趨廣泛，相應的關(guān)于天然氣的計量方面的標準和技術(shù)也在呈現出一定的改進(jìn)，但是，考慮到具體的操作環(huán)境以及客觀(guān)條件的限制，在選擇計量設備、計量方式過(guò)程中，還存在諸多問(wèn)題。所以，通過(guò)積極引進(jìn)并吸收國外先進(jìn)的計量技術(shù)，保證我國的計量體系得到進(jìn)一步的完善，使得天然氣浪費問(wèn)題得到有效避免。