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流量计算机对天然气计量准确度的影响
发布时间：2017-11-22
一、天然气计量系统的工作原理
天然气计量系统通常由流量传感器、温度变送器、压力变送器、在线色谱仪和流量计算机组成。其工作原理为:由流量传感器( 如超声波流量传感器、涡轮流量传感器及各种类型的节流装置配合差压变送器)测量天然气的工况流量; 温度变送器测量天然气的工况温度; 压力变送器测量天然气的工况压力; 在线色谱仪测量天然气的组分; 流量计算机接收流量传感器、温度变送器、压力变送器、在线色谱仪的输出信号, 计算天然气在规定的标准状态下的体积流量(标况流量)。
流量计算机具有运算速度快、信息量大、功能强大的优点, 是适应组分复杂、输送压力高、流体状态变化大的天然气计量的特殊要求而产生的新型流量仪表。流量计算机按(1)式计算天然气标况流量。
式中: qs―――天然气标况体积流量, m3/h; q―――天然气工况体积流量, m3/h; Ts―――天然气标况温度, K; T―――天然气工况温度, K; Ps―――天然气标况压力, MPa; P―――天然气工况压力, MPa; Zs―――标况下天然气压缩因子; Z―――工况下天然气压缩因子。
天然气压缩因子根据天然气实际组分, 由流量计算机依据GB/T17747- 1999《天然气压缩因子的计算》的方法进行计算。
由(1)式可知, 天然气标况体积流量的准确度同时受工况流量、温度、压力、组分参数的测量准确度和流量计算机的准确度的影响。即天然气计量准确度与流量传感器准确度、温度变送器准确度、压力变送器准确度、在线色谱仪准确度及流量计算机准确度有关。在天然气计量系统中的流量传感器、温度变送器、压力变送器一般以模拟信号传输,流量计算机接受模拟信号, 必须经A/D转换后, 才能按有关方法进行标况体积流量计算。所以, 流量计算机的准确度取决于A/D转换、压缩因子计算方法和计算程序等的准确度。
二、天然气计量系统的不确定度分析
根据天然气计量系统的工作原理, 天然气标况体积流量的合成相对不确定度按(2)式计算。
式中:uqs―――标况体积流量合成相对标准不确定度;uq―――工况体积流量测量相对标准不确定度;uT―――工况温度测量相对标准不确定度;uP―――工况压力测量相对标准不确定度;us―――组分测量的相对标准不确定度;uZ―――压缩因子计算方法的相对标准不确定度;uA/D―――A/D转换相对标准不确定度;uj―――流量计算引入的不确定度。
天然气标况体积流量的扩展不确定度按(3)式计算。
式中: k―――覆盖因子。
取组分测量相对标准不确定度us=0.1%。uZ、uA/D和uj与流量计算机的准确度有关。
采用GB/T17747- 1999计算方法时, uZ=0.1%。
表1是某天然气计量站SOLARTRON 7951型流量计算机的测试结果。
按表1的测试结果,( 认为A/D转换数据为均匀分布),(认为流量计算数据为均匀分布)。
对输送量为每天100000m3的天然气站, 考虑流量计算机的准确度时, 天然气流量计量系统的天然气标况体积流量扩展不确定度是0.7%×100000m3=700m3 忽略流量计算机的准确度时, 其天然气标况体积流量扩展不确定度是0.6%×100000m3=600m3, 就是说该天然气站每天输送量应该是(100000±700)m3, 不可能出现每天输送量为(100000±600)m3的情况。
可见, 在天然气计量系统中, 流量计算机的准确度是不可忽视的因素, 在确定天然气计量系统的准确度时, 必须考虑流量计算机的准确度。
流量计算机是一种多参数存储、显示及计算的智能仪表, 流量计算机的制造, 给天然气计量带来了方便, 实现了实时自动计量, 特别是使复杂的计算方法瞬间完成, 提高了天然气计量的准确度。但是, 在实际使用中, 对操作人员的技术水平要求较高。目前, 普遍存在的问题是参数输入不正确, 与实际工况条件相差较大, 不能保证流量计算应具备的准确度。产生天然气计量纠纷的多数原因也是由于参数输入有错误, 某天然气计量站曾造成- 10%的误差。因此, 要求从事天然气计量系统的技术人员对输入流量计算机的相关数据严格核对, 确保与工况状态一致。
摘自：中国计量测控网
