关于天然气声速计算方法标准化的建议

    1 天然气声速计算方法开发背景

    1970年,Johnson用BWR状态方程(以下简称方程)建立了临界流系数计算方法,1972年用更准确的24个参数的Vennix-Kobayashi[1]方程代替BWR方程以提高临界流系数计算的准确度。美国西南研究院(SWRI)气体研究所(GRI)的J. L. Savidge和雪弗龙油田研究公司(Chevron Oil Field Research Company)的J.J. S. Shen在1989年讨论了用美国气体协会(AGA)No.8)1985方程计算天然气声速[2]。

    2000年以来,笔者对上述文献中的计算方法进行了研究,并用AGANo.8)1992详细组成数据方程计算天然气声速、临界流函数、等压热容、等容热容等物性参数[3,4]。

    2 天然气声速计算方法的标准化

    随着气体超声流量计在天然气流量计量中的应用,要求对超声流量计工作状态进行监控。超声流量计监控方法因厂家而异,通用的方法是监控各声道测量的声速与计算值的差异。为了提供准确的声速计算标准方法,AGA于2003年发布了AGA No.10[5],国际标准化组织(ISO)也于2005年发布了ISO20765)1[6]标准,以规范天然气声速计算方法。

    在AGA起草AGA No. 10和ISO起草ISO20765)1标准期间,中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司一直跟踪研究它们的进展。石油工业标准化技术委员会油气计量及分析方法专业标准化技术委员会油气计量分技术委员会于2006年成立工作组开展GBPT 18604-20015用超声流量计测量天然气流量6标准的修订,以及天然气声速计算标准化研究。2007年单独成立工作组开展声速计算的标准化研究。超声流量计国家计量检定规程JJG 1030)2007附录C使用中检验选择之一是使用AGANo. 10进行声速检验。

    3 两种标准的比较

    3.1 AGANo.10简介

    AGANo. 10:2003是在AGA No. 8:1992[7]的基础上,使用热力学方法推导出天然气声速等热力学物性参数的计算方法,除声速外,还可以计算等压比热容、等容比热容、等熵指数、焓、熵、临界流函数和临界流系数。

    3.2 ISO 20765)1简介

    ISO 20765-1:2005是在ISO 12213:1997[8]的基础上,使用热力学方法推导出天然气声速等热力学物性参数的计算方法,除声速外,还可以计算等压比热容、等容比热容、等熵指数、焓、熵、内能和焦耳-汤姆森系数。

    3.3 AGANo.10与ISO 20765)1比较

    AGANo.10和ISO 20765)1之间的相同与差异列于表1。

    3.4 ISO 20765)1计算方法验证

    为了验证AGANo.10与ISO20765)1标准方法的计算结果的一致性,使用按AGA No.10方法编写,并通过AGA No.10提供的校验数据校验的软件,计算ISO 20765)1用于校验的附录G中6个组成数据对应的温度和压力点的声速、等压比热容、等容比热容、等熵指数、焓和熵6个参数进行验证,方法如下。