用一体化定值喷嘴流量计计量天然气流量

　　1　问题的提出

　　我国天然气的使用在超高速的发展,西气东输一、二、三期工程建设及境外天然气输气管线的引进力度空前,天然气用量连年翻番,从2000年年用量约200亿m3增至2010年约1000亿m3,据称,预计2020年达到4000亿m3,占能源份额约10%,但与国际上一般为30% ~40%相比仍然低得多。

　　天然气用户遍布全国,输气管网及其配套流量计数量十分庞大,终端用户城市有工矿企业及商业、民用用户,情况十分复杂,需求多种多样。如此量大面广的用户,流量计的选型就显得特别重要,不仅要考虑仪表计量准确度等技术要求,还要考虑仪表的维护与校验的成本。据国际仪表权威机构综合分析,天然气输气管线流量仪表应为三大主力仪表:孔板流量计、涡轮流量计和气体超声流量计。理论分析和实践证明,这三种仪表各项性能指标各有优劣,本文试图通过孔板流量计、涡轮流量计仪表性能指标的比较,根据GB/T 18603—2001《天然气计量系统技术要求》,提出天然气流量计量仪表若干选型原则,结合我国国情向用户推荐用一体化定值喷嘴流量计测量天然气流量。

　　2　历史的回顾

　　长期以来,孔板流量计为天然气输气管线上的主要流量计, 20世纪70年代后涡轮流量计成为仅次于孔板流量计的主力仪表,只是在本世纪初气体超声流量计才在国际上推广。孔板、涡轮流量计标准、规范已经成熟,而气体超声流量计的国际标准尚在拟议中。由此可见,我国天然气流量计量应该选用孔板和涡轮作为主要仪表。

　　孔板流量计在天然气流量测量中的应用已有一百多年历史,可以不夸张地说,正是天然气流量测量才使孔板流量计达到今天的技术成熟,标准、规范丰富,奠定了作为第一大类流量计的地位。20世纪70年代以前孔板流量计已发展为标准型流量计,其特点有三: (1)结构形式和技术要求标准化;(2)标准给出节流件的流出系数和可膨胀性系数及计算公式; (3)现场影响量的试验广泛深入,是国际上通用的。正是借助这些特点引出二大使用特性:(1)节流件无须实流校准,可根据节流件结构形状、技术要求、流体特性求得流量与信号的关系及其测量不确定度; (2)流量计投用现场后,如果使用条件偏离标准规定,可利用影响量试验研究资料进行修正(或补偿)。孔板流量计作为标准节流装置第一品种,其标准规范在ISO 5167: 2003 (E)及AGAN03 (HNSI/API2530)中详细列举,在全部流量计中它的标准及规范是最丰富、最完善的。目前其它已有国际标准的流量计,如涡轮、电磁、涡街、质量等,都没有上述三个特点,因此,亦不具有二大使用特性。近年(20世纪90年代后),由于电子技术、计算机技术、新材料、新工艺的突破性进展,新型流量计(涡轮、涡街、电磁、超声、质量)有长足发展,在市场激烈竞争中,标准节流式流量计市场份额不断下降,此类流量计缺点成为人