天然气计量知识3.25..

一、天然气计量基础知识

1、测量及测量误差

测量就是用实验的方法，将被测量的量与该量所采用的测量单位进行比较，从而求出二者的比值，这个过程叫测量过程。天然气计量所使用的压力表、温度计、变送器等属于测量仪表。

测量误差：测量误差是测量结果与真值之间的偏差。引起测量误差的因素很多，测量仪器本身的误差、测量环境的影响，测量人员的技术状况及操作能力。

2、准确度和灵敏度

准确度是指仪表的测量值接近真值的程度，以此可以估算测量值的误差大小，仪表的准确度是以准确度等级为准的。

准确度等级是按国家统一规定的允许基本误差大小划分的几个等级，某一精度等级是指正常测量条件下的允许基本误差。常用的准确度等级有0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0，5.0。常以圆圈内的数字标明在仪表面板上。仪表应具有一定的防护性能，即仪表对杂电的抗干扰能力，抗振动，抗撞击，防爆性和对工作环境的适应性等，防护性能的强弱直接关系到仪表的可靠耐用，是仪表的一项质量指标。

3、温度及温度测量

温度是度量物体冷热程度的物理量。国际热力学温标是开尔文K，常用符号T表示。国际实用温标是摄氏度，摄氏温标为℃，常用符号t表示。两者的关系式：T=t+273.15。

4、压力及压力测量

压力：是指垂直均匀作用于单位面积上的力。用符号“p”。单位是帕斯卡。常用兆帕（MPa）、千帕（kPa）1MPa=106Pa 1kPa=103Pa

1bar=1个物理大气压=101.325kPa。工程上所用的压力指示值，多为表压或真空（负压），流体压力的真实值称为绝对压力。表压、真空是流体的绝对压力与当地大气压相比较而得出的相对压力值P表=p绝- p大气，P负=p大气- p绝。

常用的测压仪表：活塞式压力计又叫校表仪、U型管压力计、弹簧管压力表、电接点信号压力表。

5、天然气计量的标准状态：

我国天然气计量标准状态为：压力为0.103125MPa,温度20℃。

二、天然气流量计量术语和定义

1、流量计：显示实测流量值的流量测量装置。

2、一次装置：产生能确定流量信号的装置。根据所采用的原理，一次装置可在管道内部或外部。

3、二次装置：接受来自一次装置的信号并显示、记录、转换和（或）传送该信号以得到流量值的装置。二次装置包括压力（差压）仪表、温度仪表、天然气组分分析仪表及流量计算机等。

4、流量计算机：计算、指示和储存标准参比条件下的流量等参数的装置。最大流量：对应于流量范围上限的流量值。这是某个限定时间的和预定的时间间隔内要求装置给出信息的最高流量值，而该信息误差不超过最大允许误差。

5、最小流量：对应于流量范围下限的流量值。

6、流量范围：由最大流量和最小流量所限定的范围。在该范围内仪表的示值误差不超过最大允许误差。

7、流量计算机：计算、指示和储存标准参比条件下的流量等参数的装置。

8、最大流量：对应于流量范围上限的流量值。这是某个限定时间的和预定的时间间隔内要求装置给出信息的最高流量值，而该信息误差不超过最大允许误差。

9、最小流量：对应于流量范围下限的流量值。

10、流量范围：由最大流量和最小流量所限定的范围。在该范围内仪表的示值误差不超过最大允许误差。

11、分界流量：在最大流量和最小流量之间的流量值，它将流量范围分割成两个区，即“高区”和“低区”。

12、公称流量：在公称流量下，流量计应能在连续运行和间断运行时满足计量性能的要求；即常用流量。

13、直管段：安装在流量计上游和下游的用于使流场达到某种要求的管段。其轴线是笔直的而且内部横截面的面积和形状不变。

三、天然气计量仪表基本知识

（一）常用的气体流量计按照测量原理的分类:

容积式流量计、腰轮流量计、膜式流量计、速度式流量计、涡轮流量计、涡街流量计、旋进漩涡流量计、超声波流量计、差压式流量计、孔板流量计、质量式流量计、科氏质量流量计、旋进漩涡流量计。

（二）天然气计量仪表基本知识

1、差压式流量计：是根据安装于管道中流量检测件产生的差压,已知的流

体条件和检测件与管道的几何尺寸来计算流量的仪表。主要是标准孔板流量计。

2、容积式流量计：

计量原理：使用机械测量元件把流体连续不断地分割成单一已知的固定体积部分，根据固定体积和进排次数来测量流体体积的总量。

计量原理表达式：Qv=N*K*VoQv----被测气体总体积，m3N------转子转动次数Vo-----计量腔的容积。

基本结构：①计量单元：构成计量腔的部分；

②传动机构：把转子的转动输出来；

③变换系统：把转子旋转的转数变换成计量气体的体积数；

④记数部分：用于流量累积计数的显示；

⑤器差调节机构：准确度调节器。

3、速度式流量计：直接测量封闭管道中满管流流动速度的流量计。

4、气体涡轮流量计：当被气体流经涡轮体时，气体推动带有螺旋形导磁叶片的叶轮旋转，当由铁磁材料制成的叶片旋经固定在壳体上的磁感应或信号检出器中的磁钢时，引起磁路中磁阻的周期性变化，并在感应线圈内产生近似正弦波的电脉冲信号，在涡轮仪表规定的流量范围内，脉冲信号的频率ｆ(Ｈｚ)与流速即流量成正比，将此脉冲信号经过积算显示部分运算、处理可显示出流量。

5、卡门涡街流量计：在流体管道内插入一根非线型的柱状物(圆柱或三角柱)，当气体流经并达到一定雷诺数范围内，柱状物的下游即产生两列不对称而有规律的交替漩涡，漩涡的频率ｆ(Ｈｚ)与流速即流量成正比，通过检

出器、放大和转换器，可获得流体的流量。

6、旋进旋涡流量计：进入仪表的流体被导向叶片强制围绕中心线旋转，流动通道的横截面积受到收缩，以加速流动，然后被扩张而且轴线是变化的，于是形成旋涡进动。在某点处，该旋涡的频率ｆ(Ｈｚ)正比于流量。

上述三种流量计的原理表达式：Q=f/K仪*3600m3/ Q----被测气体瞬时体积流量，m3/h。K仪----仪表系数，与仪表设计的具体形状、尺寸、检出点、生产工艺等多种因素有关。

工况体积流量的修正：国家石油行业标准已明确规定以温度293.15K(20℃)，压力101.325kPa时的状态为天然气计量标准状态；凡是实际状态与此标准状态不相符时，均应按气体状态方程式进行修正。Qn=Q×293.15/(273.15+T) ×(Pa+P)/101.325×1/Z

式中：Qn---标准状态下的气体体积量，m3；

Q---工作状态下的气体体积量，m3；

t---工作状态下的气体温度，℃；

P---工作状态下的表压力，kPa；

Pa---测量时当地的大气压，kPa；

Z---气体的压缩系数。

工作状态下的气体体积Q=当日表累计数-前日表累计数。智能型流量计，对压力、温度自动修正，即Qn=当日表累计数-前日表累计数。

7、超声波流量计：通常由一个或多个超声换能器和设备组成，根据它们所产生和接收到的超声波信号推导出流量测量值并把信号转换为正比于流量的标准化输出信号。