天然氣作為一次能源,在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發達國家一般已達到30%~40%,因此天然氣貿易交接計量所涉及的金額是巨大的,引起國際上的廣泛重視。為了保證天然氣生產及利用企業的貿易計量公正合理,維護貿易雙方的正當權益,歐洲最早制訂了EN1776:1998《天然氣測量系統基本要求》。我國在這一標準基礎上也制訂了相應的標準GB/T18603-2001《天然氣計量系統技術要求》。
天然氣計量系統具有下列主要特點和基本要求。
防爆要求 流體易燃易爆,可能的危險區域應按GB3836.1進行分級,在危險區域內,任何儀表和電器設備選型和安裝都應符合GB3836的規定。
不中斷供氣要求 為了保證連續輸氣,不能因計量儀表維修等中斷供氣,計量站和計量回路宜設置旁通,對于重要的大流量用戶,推薦采用并聯雙計量回路。旁通閥和并聯雙計量回路上游閥或(下游閥)應選擇關閉性能好、耐用、有檢漏裝置的截斷閥,避免非計量流失。流量計的選擇與要求。
工況的多樣性 天然氣從采集、處理、運輸到分配的各個環節都需要計量,采集環節流體臟污,氣體帶液甚至混有固相。不同的氣井壓力差異大。運輸環節流體壓力也較高,但分配到最終用戶處,壓力可能將得很低。因此,不同環節的流量測量應了解清楚流體工況和具體條件,不能一概而論。
不同的準確度要求 天然氣計量屬大宗能源計量,而且流量值越大,涉及到的結算金額越大。而所配置的計量儀的價格與準確度有關,準確度越高,價格也越高,計量值相對較小的計量系統,一般承但不起價格昂貴得多的高準確度儀表,因此,只能降低要求,但仍應達到有關標準的要求。表2.1所列是不同等級的天然氣計量系統儀器儀表配備指南。表2.2是不同等級的計量系統配套儀表準確度要求[4]。
表2.1 不同等級的天然氣計量系統儀器儀表配備指南
設計能力qnv(m3/h)(標準參比條件)qnv=≥5005000≤qnv≤50000qnv≥50000
1.用于測量的校驗用系統例如串聯標準流量計 √
2.溫度轉換√√√
3.壓力轉換√√√
4.Z轉換√√√
5.發熱量和氣體質量的確定 √
6.每一時間周期的流量記錄 √√
7.密度測量(代替2、3、4) √
準確度等級C級(3.0)B級(2.0)A級(1.0)
2.“√”建議配套內容。
參數測量計量系統配套儀表準確度等級
A級(1.0%)B級(2.0%)C級(3.0%)
溫度0.5℃0.5℃1℃
壓力0.2%0.5%1.0%
密度0.25%0.75%1.0%
壓縮因子0.25%0.5%0.5%
發熱量①0.5%1.0%1.0%
工作條件下體積流量0.75%1.0%1.5%
當供用氣雙方用能量流量交接時需要配套的項目。
計量系統不同的輸出量類型和計量單位 計量系統由天然氣流量計和進行不同參數測量的變送器、流量計算及確定各輸出參數的轉換裝置組成,根據系統的組成和需要,輸出量可以是:標準體積流量、質量流量和能量流量。標準狀態體積流量以Nm3/s為單位;工作狀態體積流量以m3/s為單位;質量流量以kg/s為單位;能量流量以MJ/s為單位[4]。
天然氣組分變化 由天然氣組分變化引起的標準狀態密度變化,壓縮因子變化,都將影響流量測量準確度,因此在計量值大的計量系統中,應根據天然氣組分穩定度定時取樣,進行全組分分析。
超壓縮因子變化 天然氣超壓縮因子FZ是因天然氣特性偏離理想氣態定律而導入的修正系數。超壓縮因子不僅受流體溫度、壓力影響,而且隨天然氣組分變化。因此應實時計算其數值。
實流校準 天然氣干線流量計主要特點為高壓(2Mpa以上)、大口徑(DN150以上)、高精確度(0.5級以上)。我國從塔里木到上海的輸氣干線總長為4000多公里,壓力為10Mpa,管徑為DN1000,這些特點要求輸氣干線流量計應具有高精確度、穩定可靠的計量系統和配備相應的校準裝置。
實流校準應在與實際操作條件相近的條件下進行,然而,如果將條件差異鎖引起的不確定度估算考慮在內,在不同條件下校準的也是可行的。
在計量值大的計量站,應在計量管道上串聯安裝一套校準用附加流量計,以便定期進行實流校準。
2.2.7樓宇中的流量測量的特點
樓宇自動化系統中地測量流量 在樓宇自動化系統中,對進出重點設備或裝置地流體流量進行測量,測量結果用于設備運行狀態監視、控制和設備管理。測量結果一般不用于貿易結算,所以對測量精確度要求不高。儀表一般由樓宇自動化工程公司選型,主要考慮地是安裝方便、價格和儀表故障后不影響系統運行。
以能源計量為目的地流量測量 樓宇中地自來水、燃氣、燃油等要靠外部供給,空調冷凍水、熱水、冷卻水等要供給用戶使用,自己發生地蒸汽有時還外供到其他單位,因此,需對這些流體進行計量,計量精確度必須滿足貿易結算的要求,計量結果用于對外收費的表計,還應按規定進行強制檢定。
由于空調用冷凍水溫度不是很低,一般為5~6℃的淡水;空調用熱水主要用于采暖、洗澡、洗簌等,所以溫度不是高,大多在90℃以下,這樣的使用要求和流體條件,合理的選型是電磁流量計。
2.2.8企業能源計量器具性能要求
GB/T17167規定了企業能源計量器具性能要求,其中不同用途流量計準確度要求如表2.3所示。
表2.3企業能源計量器具性能要求(流量計部分)
計量器具類別計量目的準確度要求
油流量表進、出企業的結算汽油、柴油、原油0.35%
分廠(車間)和重點用能設備
能耗考核汽油、柴油、原油0.5%
重油、渣油2.5%
氣(汽)體
流量表(裝置)進、出企業的結算煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
分廠(車間)和重點用能設備能耗考核煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
水流量表
(裝置)進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量2.5%
企業排放污水的計量5.0%
溫度計用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量2.0%
壓力表①用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量1.0%~2.5%
計量器具類別計量目的準確度要求
油流量表進、出企業的結算汽油、柴油、原油0.35%
分廠(車間)和重點用能設備
能耗考核汽油、柴油、原油0.5%
重油、渣油2.5%
氣(汽)體
流量表(裝置)進、出企業的結算煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
分廠(車間)和重點用能設備能耗考核煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
水流量表
(裝置)進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量2.5%
企業排放污水的計量5.0%
溫度計用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量2.0%
壓力表①用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量1.0%~2.5%
計量器具類別計量目的準確度要求
油流量表進、出企業的結算汽油、柴油、原油0.35%
分廠(車間)和重點用能設備
能耗考核汽油、柴油、原油0.5%
重油、渣油2.5%
氣(汽)體
流量表(裝置)進、出企業的結算煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
分廠(車間)和重點用能設備能耗考核煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
水流量表
(裝置)進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量2.5%
企業排放污水的計量5.0%
溫度計用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量2.0%
壓力表①用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量1.0%~2.5%
計量器具類別計量目的準確度要求
油流量表進、出企業的結算汽油、柴油、原油0.35%
分廠(車間)和重點用能設備
能耗考核汽油、柴油、原油0.5%
重油、渣油2.5%
氣(汽)體
流量表(裝置)進、出企業的結算煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
分廠(車間)和重點用能設備能耗考核煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
水流量表
(裝置)進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量2.5%
企業排放污水的計量5.0%
溫度計用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量2.0%
壓力表①用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量1.0%~2.5%
計量器具類別計量目的準確度要求
油流量表進、出企業的結算汽油、柴油、原油0.35%
分廠(車間)和重點用能設備
能耗考核汽油、柴油、原油0.5%
重油、渣油2.5%
氣(汽)體
流量表(裝置)進、出企業的結算煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
分廠(車間)和重點用能設備能耗考核煤氣、天然氣2.0%
蒸汽2.5%
水流量表
(裝置)進、出企業及企業內部車間、重點用水設備的凈水計量2.5%
企業排放污水的計量5.0%
溫度計用于水溫、氣溫、汽溫及廢氣、乏汽、廢水排放溫度的計量2.0%
壓力表①用于氣體、液體及蒸汽壓力的計量1.0%~2.5%
①與氣體、蒸汽質量計算相關的壓力表,其準確度不得低于1.0%。
當計量器具是由傳感器(變送器)、二次儀表組成的測量裝置或系統時,見表2.3給出的準確度應是裝置或系統的準確度(裝置或系統未明確給出其準確度時,可用傳感器與二次儀表的準確度按誤差合成方法合成[7])。
能源作為生產原料使用時,其計量器具的準確度應滿足相應的生產工藝要求。
能源計量器具的性能必須滿足相應的生產工藝特點及使用環境要求,如抗腐蝕、耐高溫、耐振動、防粉塵、抗電磁干擾等。
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