[摘要] 通過論述大氣壓力取值對天然氣流量計量的影響, 促進天然氣計量系統使用絕對壓力變送器, 從而改變現實中以標準大氣壓值或當地平均大氣壓值為系統參數的簡單做法, 達到提高天然氣計量的準確度的目的。
1 節流裝里和大氣壓力的關系
目前, 國內在天然氣大流量計量方面主要是用節流裝置來計量。節流裝置由節流件、夾持環和計量管段組成。它為天然氣計量提供節流件前后的差壓。該差壓△p 用差壓變送器測量。天然氣的壓力p 用壓力變送器測量, 天然氣的溫度T 用溫度傳感器和溫度變送器測量。差壓變送器、壓力變送器、溫度變送器的電信號通過模數轉換進人計算機中進行計算, 從而得出通過節流裝置的天然氣的量。然而, 在目前的計量系統中, 我們忽視了一個很重要的參數, 那就是大氣壓。從而也忽視了大氣壓取值對天然氣計量的影響。
氣體計量是用絕對壓力和絕對溫度來計算的,即, 絕對壓力二壓力變送器測量的壓力+ 大氣壓力。而在現在的天然氣計量系統中只是簡單地把大氣壓用10 1 3 2 5 P a 或當地的平均大氣壓代替, 致使絕對壓力= 壓力變送器測量的壓力+ 10 1 325 P a 或絕對壓力=壓力變送器測量的壓力+ 當地的平均大氣壓, 這種做法是不嚴謹的。這是我們要關注的要點, 也是本文要闡述的觀點。
2 大氣壓應該用絕對壓力變送器測t
要解決大氣壓力對流量測量的影響, 那么大氣壓應該用絕對壓力變送器即時測量。即, 絕對壓力= 壓力變送器測量的壓力+ 絕對壓力變送器的壓力, 或直接用絕對壓力變送器測量天然氣的壓力。
我們知道各地的大氣壓力是不一樣的, 主要和各地的海拔高度有關。一個地區的平均大氣壓力是在某一個點或幾個點的平均值, 它不能代替任意一個特殊的點。舉兩個不同地方實驗室的例子。以石馬河為例, 對于同一個地點, 大氣壓是隨時變化的, 一天可能變化不大, 只有3 0 0 ~ 1 0 0 OP a , 但是在一年的時間里變化多達5 0 0 0 一8 OOOP a 。不同地點, 同時測量的大氣壓力是極可能不一樣的, 重慶市六店子的大氣壓力比重慶市石馬河的大氣壓力低3 0 0 aP 左右, 那么重慶市六店子的平均大氣壓力應比重慶市石馬河的平均大氣壓力低3 OOO Pa 左右。重慶市石馬河的平均大氣壓力與重慶市的平均大氣壓98 32 0 P。相當, 則重慶市六店子的大氣壓力平均值應比重慶市石馬河的平均大氣壓力低3 0 0 0 Pa ,應為9 5 3 2 0 P a 左右。
3 大氣壓力對天然氣測t 的影響
下面舉一個計算示例, 來看看大氣壓力的取值不同對天然氣計量的影響。取D=100MM、d=50mm、相對密度Gr=0.664、△ p =10KPa、T=293.15K。天然氣等嫡指數K=1.36、動力粘度=0.01096pa.s，CO2摩爾百分數=1.57，N2摩爾百分數=0.68
天然氣在標準狀態下的瞬時流量( m 3 / h) 和大氣壓力的變化( I k P a) 的影響見表1 :
從上表可看出, ①如果大氣壓力低于10 1 32 5 aP而用101 325 P a 來代替, 會造成多計量; 反之會造成少計量。同理, 如果大氣壓力比平均大氣壓力低而用平均大氣壓力代替, 會造成多計量; 反之會造成少計量。② 隨著天然氣壓力的提高, 大氣壓力的影響逐漸變小。但實際上天然氣站在輸送給用戶時的壓力是比較低的, 通常在0.1 M P a 一0.6 M P a 內, 最常用的在0.1 M Pa 一O.Z M Pa 左右, 那么, 大氣壓力每變化1 0() 0 P a 造成的計量誤差在0.2% 左右。同樣示例,在壓力為O.Z M P a 的條件下, 如果大氣壓力偏離10 13 2 5 P a 或者當地平均大氣壓太多, 可以通過表2 來分析大壓力對流量計量的影響。
該表的含義是: 其計量誤差大小與偏離的大小有關, 一個地點, 如果不實際測量大氣壓力而用1013 2 5 或當地平均大氣壓代替, 如果偏離在s k aP, 會造成0.85 % 的計量誤差。這種情況是比較容易出現的,在天然氣的遠距離傳輸中由低位向高位或由高位向低位都有可能。
我們追求高準確度的差壓變送器, 高準確度的壓力變送器以及溫度變送器, 甚至對節流裝置的高要求— 好的粗糙度、好的銳角度、好的平面度、好的平行度、好的圓度、好的直管段長度, 而如果不考慮大氣壓力造成的大的誤差是我們不能容忍的。這表明我們的追求有了偏差— 忽略了大氣壓力的誤差對計量的影響這個大量。
