摘(zhai)要:近年來(lai)，國際上對(dui)天然氣需(xu)求逐年增(zeng)加，爲實現(xian)天然氣貿(mao)易交接，天(tian)然氣計量(liang)手段尤爲(wei)重要。本文(wen)介紹了幾(ji)種天然氣(qi)常用流量(liang)計,通過對(dui)比發現，雙(shuang)腔孔闆流(liu)量計 優勢(shi)明顯。結合(he)孟加拉RMS(RegulationandMeteringStation)調(diao)壓計量站(zhan)項目的具(ju)體工藝條(tiao)件，根據流(liu)量計的計(ji)算書，形成(cheng)以雙腔孔(kong)闆流量計(ji)爲主☁️要計(ji)量儀😄表的(de)計量系統(tong)設計方案(an)。拓展了基(ji)于雙腔孔(kong)🥰闆流量🈲計(ji)作爲天然(ran)氣貿易計(ji)量手段的(de)新思路，爲(wei)我國“一帶(dai)一路👌”發展(zhan)戰略提供(gong)了經典案(an)例。
引言
　　天(tian)然氣是一(yi)種清潔、高(gao)效、優質的(de)能源。國際(ji)上對天然(ran)氣需求處(chu)于井噴式(shi)的增長，由(you)于近年來(lai)國際沖突(tu)等因素，更(geng)加劇了♋能(neng)源緊張，使(shi)得交易額(e)迅速增加(jia)。爲滿足市(shi)場需求，科(ke)學精準的(de)天然氣貿(mao)易交接手(shou)段成爲關(guan)注的焦點(dian)。
　　雙腔孔闆(pan)流量計在(zai)菲律賓、緬(mian)甸、巴基斯(si)坦等天然(ran)氣👣場站🐉被(bei)廣泛應用(yong)。據國外文(wen)獻記載,工(gong)業測量設(she)備中基于(yu)差壓原理(li)的 孔闆流(liu)量計 應用(yong)占比爲40%叫(jiao)，因此,孔闆(pan)流量計是(shi)目前世界(jie)上應☔用㊙️範(fan)圍較爲🔱廣(guang)泛的流量(liang)計量儀表(biao)之一。爲保(bao)證流量計(ji)的計量精(jing)度,通常采(cai)🈲用實流或(huo)空氣對流(liu)量計💔進行(hang)标定。對于(yu)孔闆流量(liang)計，通過空(kong)氣标定就(jiu)可以保證(zheng)其精度，在(zai)衆多流量(liang)儀表中具(ju)有不可替(ti)代的優勢(shi)。孔闆流🔆量(liang)計具有穩(wen)定性高、可(ke)靠✉️性好以(yi)反低成本(ben)的優勢🏃‍♂️,.使(shi)其在管道(dao)和天然氣(qi)場站計量(liang)方面擁有(you)較高的認(ren)可☁️度。
　　通過(guo)介紹天然(ran)氣場站幾(ji)類常用流(liu)量計，并對(dui)各參數對(dui)比分析🐕,明(ming)确丁選用(yong)高雙腔孔(kong)闆流量計(ji)的優勢。其(qi)😘次,結合瑪(ma)格麗特項(xiang)目選用的(de)歡腔孔闆(pan)流量計的(de)結構反計(ji)🈲算書，形☔成(cheng)了基于雙(shuang)腔孔闆流(liu)量計的計(ji)量系⁉️統的(de)設計應用(yong)方案。雙腔(qiang)孔闆🌈流量(liang)計憑㊙️借其(qi)精度高、管(guan)線設計簡(jian)單、操作便(bian)捷👌、維護成(cheng)本低等特(te)點,已成爲(wei)🔞供需雙方(fang)認可的流(liu)量計量器(qi)具。
1.1超聲波(bo)流量計
　　傳(chuan)播時間差(cha)法是國内(nei)外 超聲波(bo)流量計 的(de)主要檢測(ce)方法。該方(fang)法是用一(yi)對傳感器(qi)相向收發(fa)超聲波，當(dang)一個傳感(gan)器發射聲(sheng)波脈沖時(shi)，另外一個(ge)傳感器以(yi)一定的角(jiao)度接收聲(sheng)波脈沖信(xin)号,這對傳(chuan)感器交替(ti)收🏒發脈沖(chong)，通過檢🌏測(ce)并計算該(gai)脈沖在介(jie)質中順流(liu)和逆流的(de)傳播時間(jian)差來測量(liang)管道介質(zhi)的流速,從(cong)而計算出(chu)介💃🏻質的流(liu)量。目前國(guo)内外的超(chao)聲波流量(liang)計多采用(yong)4、6或8聲道傳(chuan)感器，即2對(dui)、3對🔞或4對傳(chuan)感器進行(hang)工作，以提(ti)高測量的(de)正确率。超(chao)聲波流量(liang)計雖然具(ju)有測量管(guan)徑大、測量(liang)範圍寬,支(zhi)持雙向計(ji)量等特性(xing)。但因其工(gong)作中收發(fa)聲波的原(yuan)理🚶‍♀️，使其容(rong)易受到周(zhou)邊噪聲和(he)其它環境(jing)的幹擾，影(ying)響計量的(de)精度。
1.2渦輪(lun)流量計
　　渦(wo)輪流量計(ji) 是一種流(liu)量計量器(qi)具，具有溫(wen)度和壓力(li)補償功能(neng)🚶，屬于速度(du)式流量計(ji)。其工作原(yuan)理爲:具有(you)一定壓力(li)的天🔆然氣(qi)沿流動方(fang)向驅動渦(wo)輪流量計(ji)内的葉片(pian)旋轉,通過(guo)電渦🧡流傳(chuan)感器檢測(ce)葉片的💃🏻旋(xuan)轉速度,旋(xuan)轉速度與(yu)😘體積流量(liang)成正比，即(ji)🏃🏻‍♂️可計算出(chu)通過流量(liang)計的天然(ran)氣體積流(liu)量。渦輪流(liu)量計具有(you)穩定性高(gao)👌、量程範圍(wei)寬、對流量(liang)變化反應(ying)迅速、抗幹(gan)擾能力強(qiang)、信号便于(yu)🏃‍♂️傳輸等特(te)點,廣泛應(ying)用于石油(you)、化工、電力(li)、城㊙️市燃氣(qi)管網等領(ling)域的貿易(yi)結算,特别(bie)是在歐美(mei)等國家應(ying)🌈用也闆爲(wei)普🐕遍。渦輪(lun)流量計具(ju)有較高的(de)⚽精度和量(liang)程比，有着(zhe)較好的重(zhong)複性。但由(you)于其自身(shen)⭕的旋轉機(ji)構長時間(jian)運轉，會出(chu)現連杆斷(duan)裂、或旋轉(zhuan)異常🥵等現(xian)象。
1.3渦街流(liu)量計
　　“卡門(men)渦街”原理(li)是 渦街流(liu)量計 的核(he)心理論。測(ce)量前在管(guan)道中垂直(zhi)插入一段(duan)非流線型(xing)阻流體(旋(xuan)渦發生體(ti))，當介質流(liu)動，管道内(nei)雷諾數達(da)到一定值(zhi)時，在發生(sheng)體下遊兩(liang)側會交替(ti)分離出規(gui)則排列的(de)旋渦。當♍發(fa)生體兩側(ce)産生旋渦(wo)時，流體對(dui)旋渦發生(sheng)體會♋産生(sheng)一個周期(qi)性的交變(bian)橫向作用(yong)力，壓電傳(chuan)感器将作(zuo)用力的變(bian)化轉換爲(wei)可以測量(liang)的頻率信(xin)号,通過信(xin)号放大和(he)整形，得出(chu)流速🧑🏽‍🤝‍🧑🏻和流(liu)量，并進行(hang)累積計算(suan)。
1.4孔闆流量(liang)計
　　孔闆流(liu)量計 是基(ji)于差壓測(ce)量的方法(fa)，以流動連(lian)續性定律(lü)和能量守(shou)衡定律爲(wei)基準的，以(yi)AGA3或GB/T21446爲計算(suan)依據。當天(tian)然氣🆚流經(jing)管道中孔(kong)🌏闆所在的(de)截面時，因(yin)局部收縮(suo)，使流速增(zeng)大,進而在(zai)節流元件(jian)的上、下遊(you)産生壓降(jiang)，且介🌈質流(liu)動的流量(liang)越大，在節(jie)流元件上(shang)、下遊産生(sheng)的壓🌈降就(jiu)越大。孔闆(pan)流量計就(jiu)是通過測(ce)量上、下遊(you)的壓力差(cha),根據GB-T21446-2008《用标(biao)㊙️準孔闆流(liu)量計測量(liang)天然氣流(liu)量》中的計(ji)算公式，可(ke)以得到質(zhi)👈量流量、體(ti)積流量以(yi)及标✌️準🌍工(gong)況下的體(ti)積流量。目(mu)前市場占(zhan)有率較高(gao)的孔闆流(liu)量計主要(yao)有兩種,一(yi)種是🏃🏻普通(tong)孔闆流量(liang)計,-一種是(shi)雙腔孔闆(pan)流❌量計。對(dui)于普通孔(kong)闆流量計(ji)來講，流量(liang)測量穩定(ding),設計簡單(dan),成😍本較低(di),但因沒有(you)孔闆升降(jiang)🏒機構，在更(geng)換、檢查、标(biao)定等情況(kuang)下，必須停(ting)止介質輸(shu)送才✌️能實(shi)現。
現将上(shang)述流量計(ji)的各項參(can)數做對比(bi),如表1所示(shi)。其🚶‍♀️中💃🏻D爲管(guan)道直‼️徑。
 
　　綜(zong)合上述參(can)數,超聲波(bo)流量計精(jing)度高,但前(qian)後直管🚩段(duan)的❄️長度較(jiao)長，且需設(she)置旁路回(hui)路，成本高(gao)且不易維(wei)修💰;渦輪流(liu)量計和渦(wo)街流量計(ji)成本低，但(dan)較其他🐆流(liu)量計相比(bi)精度明顯(xian)不足;普通(tong)孔闆流量(liang)計,檢修時(shi)需停線或(huo)切到旁路(lu);雙腔孔闆(pan)流量計精(jing)度高、維⚽護(hu)簡單,在線(xian)即可更換(huan)孔闆，不受(shou)噪聲影響(xiang)。.由此可🚶‍♀️見(jian)，在計量器(qi)🏒具種類繁(fan)多的當下(xia)，雙腔孔闆(pan).流量計因(yin)其材質強(qiang)度高、耐磨(mo)性好、機械(xie)加工更加(jia)精密成爲(wei)貿易計量(liang)中最優的(de)選擇。
2雙腔(qiang)孔闆流量(liang)計的結構(gou)及計算書(shu)
　　在盂加拉(la)瑪榕麗特(te)RMS調壓計量(liang)站的儀表(biao)和控制系(xi)統的設計(ji)中,包含了(le)貿易計量(liang)部分。該項(xiang)目由中國(guo)能建集團(tuan)及通用電(dian)氣公司(GE)聯(lian)合體總承(cheng)包。RMS調壓計(ji)量站,隸屬(shu)于孟🧡加拉(la)能源公司(si)，該調壓👣計(ji)量站爲盂(yu)加拉國首(shou)台9H級燃機(ji)電廠提供(gong)天然氣。該(gai)項目采用(yong)的是雙腔(qiang)孔闆流量(liang)計作爲貿(mao)易計量🙇‍♀️流(liu)量計。
2.1現場(chang)流量計系(xi)統結構
　　現(xian)場流量計(ji)系統包括(kuo):雙腔孔闆(pan)流量計、整(zheng)流器、前🤟後(hou)🤞直管段♌。如(ru)圖1所示。
 
2.2雙(shuang)腔孔流量(liang)計
　　歡腔孔(kong)流量計也(ye)稱高級閥(fa)室孔闆流(liu)量計。其結(jie)構采用上(shang)下腔🔞設計(ji),精确定位(wei)流道中心(xin)的孔闆，根(gen)據API14.3.2(AGA-3)-最新🔞版(ban)或ISO5167-1:2003(E)測量并(bing)計算通過(guo)孔闆的天(tian)然氣流量(liang)。真正的雙(shuang)腔是指無(wu)論孔闆在(zai)下腔或上(shang)腔中的位(wei)置如何，上(shang)腔和下腔(qiang)都始終通(tong)過隔離杆(gan)、閥、機構進(jin)行🌈隔離。爲(wei)了拆卸或(huo)檢查孔闆(pan)，闆載體組(zu)🐕件應通過(guo)一個不上(shang)升的升降(jiang)螺釘和齒(chi)輪🌈将孔闆(pan)托架組件(jian)收回到上(shang)腔。其結構(gou)圖如圖2所(suo)示。
 
流量計(ji)主要部件(jian)的材質:
(1)頂(ding)部夾緊杆(gan):碳鋼。
(2)上腔(qiang)端蓋、腔體(ti),下腔體,閥(fa)座密封:氫(qing)化丁腈橡(xiang)膠0形❤️環。
(3)塞(sai)齒軸密封(feng):聚四氟乙(yi)烯環。
(4)偏心(xin)塞:碳鋼,塗(tu)有适當的(de)材料以增(zeng)加耐腐蝕(shi)性。
(5)均衡閥(fa):1/2"NPT洩放口，不(bu)鏽鋼。
(6)壓力(li)絲錐和排(pai)水塞:标準(zhun)NPT管道絲錐(zhui)符合API14.3.2(AGA3)和ANSI要(yao)求。
(7)安全鎖(suo):彈簧加載(zai)柱塞将偏(pian)心塞鎖在(zai)關閉位置(zhi)，以防止，上(shang)腔打開時(shi)意外打開(kai)。
(8)操作軸:左(zuo)手安裝/雙(shuang)重操作。
(9)孔(kong)闆及孔闆(pan)載體:sS316。
(10)孔闆(pan)密封:孔闆(pan)密封是不(bu)鏽鋼316環上(shang)的氫化丁(ding)腈橡膠材(cai)料,它🔴保持(chi)密封形狀(zhuang),确保不會(hui)突出到孔(kong)内，并符合(he)API14.3.2(AGA-3)标準。
(11)表體(ti):WCBSA216/A350。
(12)滑閥:不鏽(xiu)鋼。
(13)密封條(tiao):碳鋼。
2.3流量(liang)計計算書(shu)
　　調壓計量(liang)站的流量(liang)計計算書(shu)如表2所示(shi)。
 
3雙腔孔闆(pan)流量計的(de)應用
　　根據(ju)流量計計(ji)算書,确定(ding)雙腔孔闆(pan)流量計的(de)規格、材質(zhi)等參數，制(zhi)定計量系(xi)統設計方(fang)案。由雙腔(qiang)孔闆流量(liang)計組成的(de)計量系統(tong)🌏包括:前後(hou)隔斷球閥(fa)、整流器(GasConditioner)、雙(shuang)腔孔闆流(liu)量計(Flowmeter)、流量(liang)計算機(FC,FlowComputer)、三(san)筆記錄儀(yi)(ThreePenChartRecorder)、在線色譜(pu)儀(GC,GasChromatograph)以及配(pei)套的差壓(ya)變送器(PDTI,PressureDifferentialTransmitterIndicator)、 絕(jue)壓變送器(qi) (APT,AbsolutePressureTransmitter)、 溫度變送(song)器 (TT,TemperatureTransmitter)、PT100(TE,TemperatureElement)等。
　　系統(tong)投入運行(hang)前，主管道(dao)的前、後隔(ge)斷球閥全(quan)打開，雙腔(qiang)孔♉闆🐕流量(liang)計的取樣(yang)隔斷球閥(fa)、 五閥組 隔(ge)斷閥、絕壓(ya)變送器的(de)隔斷閥以(yi)反在線色(se)譜儀的取(qu)樣閥全打(da)👌開。系統投(tou)入運行後(hou)，天然氣通(tong)過整流器(qi)将管道内(nei)的氣流變(bian)爲規則流(liu)動氣流,平(ping)穩流經閥(fa)室孔闆流(liu)量計。流量(liang)計配套的(de) 差壓變送(song)器 信号、絕(jue)壓變送器(qi)信号、溫度(du)變送器信(xin)号通過硬(ying)接😄線接入(ru)流量計算(suan)機，同時在(zai)線色譜的(de)天然氣組(zu)分、熱值等(deng)數據通過(guo)RS485通信線接(jie)入流量計(ji)算機，由流(liu)量計算機(ji)顯示并輸(shu)出天然氣(qi)的管道工(gong)藝參數、瞬(shun)時🍉流量、累(lei)計流量等(deng)數❤️值。另外(wai),由機械件(jian)構成的三(san)筆記錄儀(yi)通過差壓(ya)、壓力取樣(yang)管線和溫(wen)度傳感器(qi)，同時在專(zhuan)用記🥰錄紙(zhi)上記錄差(cha)壓、壓力、溫(wen)度信号，作(zuo)爲流量計(ji)算機的備(bei)用計量手(shou)段。計量系(xi)統圖如圖(tu)3所示。
 
3.1現場(chang)儀表
3.1.1整流(liu)器
　　整流器(qi)安裝在任(ren)何裝置的(de)下遊以及(ji)孔闆流量(liang)計的上遊(you)。整流💋器的(de)種類也多(duo)種多樣，圖(tu)4爲列舉的(de)幾種樣式(shi)。.
 
3.1.2.上下遊直(zhi)管段
　　上下(xia)遊管道采(cai)用碳鋼材(cai)質，噴砂并(bing)進行光潔(jie)管道👣中天(tian)然☔氣介質(zhi)的差壓、壓(ya)力、溫度信(xin)号，從而計(ji)算出天然(ran)氣流量。該(gai)儀表💚爲純(chun)機械儀表(biao),無需供電(dian)。目前，國内(nei)計量系統(tong)基本不采(cai)用三♍筆記(ji)錄☀️儀，但在(zai)一些不發(fa)達地區,如(ru)部分🤟亞洲(zhou)、非洲國家(jia)，因電♈力供(gong)應不✔️穩定(ding)，經常出現(xian)停電的現(xian)💚象，仍在使(shi)用三筆記(ji)錄儀用于(yu)記錄介質(zhi)🈲參數,并用(yong)于貿易結(jie)算。
3.1.5在線色(se)譜儀
　　在線(xian)色譜分析(xi)儀分析出(chu)天然氣組(zu)分至少到(dao)C1~C6+、N2CO2,并提供密(mi)📐度、比🛀重、高(gao)低熱值、壓(ya)縮因于(遵(zun)循ISO6976和AGA-8)等參(can)數,通過RS485接(jie)☂️口将_上述(shu)信号傳送(song)給流量計(ji)算機。色譜(pu)儀采🏃用模(mo)塊化設計(ji),可以随時(shi)對内部元(yuan)件✂️(色譜柱(zhu)、色譜閥、膜(mo)片等🆚)進行(hang)就地更換(huan)及維⚽修，色(se)譜分🌐析儀(yi)中色譜柱(zhu)數量根🐆據(ju)需要确定(ding),色譜儀采(cai)用熱導率(lü)式探頭(TCD)設(she)計。随色譜(pu)儀成套提(ti)供防☎️爆分(fen)析小室,.除(chu)💰包含可燃(ran)氣體檢測(ce)器、防爆聲(sheng)光報警器(qi)和防爆照(zhao)明系🈲統外(wai)，還包含取(qu)樣系統、樣(yang)氣預處理(li)系統、标氣(qi)載氣系統(tong)等配套系(xi)統。
3.2流量計(ji)算機
　　用于(yu)商貿交接(jie)的流量計(ji)算機，具有(you)計量認證(zheng)機構頒發(fa)的證書🐕,如(ru)NMI認證、歐洲(zhou)EN12405.0IML認證、中國(guo)計量機構(gou)證書。流量(liang)計算機采(cai)集來自現(xian)場的差壓(ya)、絕壓、溫度(du)變送器的(de)測🌈量值,并(bing)通過通信(xin)的方式獲(huo)得色譜分(fen)析儀測得(de)的天然氣(qi)組分和熱(re)值等參數(shu),計算天然(ran)氣的💁密度(du)、壓縮因于(yu)、工況流量(liang)和标況流(liu)量,用于貿(mao)易結📞算。
本(ben)項目流量(liang)計算機的(de)主要特性(xing)包括:
(1)CPU主頻(pin)參數爲:≥333MHz,32bit或(huo)64bit的微處理(li)器,其存儲(chu)器容量爲(wei)Flash:256MB,.DRAM:128MB,SRAM:4MB.
(2)可以根據(ju)流量計的(de)類型選擇(ze)有關計算(suan)标準，如AGA3/API250,IS05167,AGA5,AGA7,AGA8,API101,API2534;根(gen)據選用😄的(de)标準,完成(cheng)标況下的(de)體積流量(liang)、質量流量(liang)、能量流量(liang)🌏等瞬時流(liu)量值和累(lei)積流量。
(3)流(liu)量計算機(ji)的計算精(jing)确度應優(you)于±0.01%。
(4)每5分鍾(zhong)對流量計(ji)算結果進(jin)行一次歸(gui)檔，可存儲(chu)10路的月報(bao)告、周報告(gao)、天報告和(he)小時報告(gao)長達300天。
(5)流(liu)量計算機(ji)具有自診(zhen)斷反掉電(dian)保護功能(neng)，并将結果(guo)傳送至，上(shang)位計算機(ji)控制系統(tong)。
4結論
上述(shu)計量系統(tong),是RMS調壓站(zhan)完整的貿(mao)易計量配(pei)置，其最大(da)🌈的💃優⛷️勢💔有(you)以下幾點(dian):
(1)整體設計(ji)完整，功能(neng)齊全，可以(yi)作爲标準(zhun)計量系統(tong)應用于各(ge)天然氣場(chang)站。
(2)不受調(diao)壓閥引起(qi)的噪音幹(gan)擾。
(3)因流量(liang)計可以在(zai)線更換孔(kong)闆,不用設(she)計計量旁(pang)路,大大✉️降(jiang)低成本。
(4)即(ji)使在失電(dian)的情況下(xia)，依然可以(yi)保證計量(liang)數據的❤️記(ji)錄。
　　目前，該(gai)計量系統(tong)已安裝運(yun)行，各項運(yun)行參數正(zheng)常，運☁️行平(ping)穩，二👄期也(ye)采用相同(tong)的設計方(fang)案。實踐證(zheng)明🐆，基于雙(shuang)腔📱孔闆流(liu)量計構成(cheng)的計量系(xi)統的設計(ji)線👈路簡單(dan)、成本低，計(ji)量數據平(ping)穩、準确，維(wei)護簡單便(bian)捷,抗幹擾(rao)能力強，拓(tuo)展了基于(yu)雙腔孔闆(pan)流量計作(zuo)爲天然氣(qi)貿易計量(liang)手段的新(xin)思路，成爲(wei)‼️盂加拉RMS調(diao)壓站經典(dian)工程。

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