天然氣測量中科氏流量計計量性能影響因素探討

    一、科里奧利質量流量計在天然氣流量計量中的應用情況

    像幾年前的多聲道超聲技術一樣，科里奧利技術已開始應用于天然氣工業。目前，在范圍內約有上萬臺用于車用壓縮天然氣（CNG）的計量。科氏流量計在天然氣管道工業計量中的應用主要集中在澳大利亞和印度這兩個國家。在我國，科氏流量計也大多用于CNG計量，全國總使用量已有上千臺。

    一般來說，科氏流量計有著廣泛的應用范圍，作為工作計量器具使用，其應用范圍可以包括井口計量和氣體分離器計量、渦輪機和燃氣輪機的燃氣計量，以及中、高壓分輸計量。

    二、科里奧利質量流量計計量性能影響因素及分析

    1. 實驗研究目的

    研究不同的典型阻流件條件下，不同流態對科氏流量計計量性能的影響，考察流量計的性能是否能夠達到行業標準SY/T6659-2006《用科里奧利質量流量計測量天然氣流量》及JJG897-1995《質量式流量計》檢定規程的相關要求；了解科氏流量計計量性能影響因素，為科氏流量計在天然氣流量計量中的使用提供建議。

    2. 實驗條件簡介

    2007年12月，國家原油大流量計量站成都天然氣流量分站用不確定度為0.25%的組合臨界流文丘里噴嘴作為參考標準，對1臺DN50的彎管型科氏流量計進行了5種不同安裝條件下（如表1所示）的天然氣實流實驗研究。測試參照JJG897-1995進行，實驗壓力、流量點分布等如表2所示。由于目前我國天然氣流量計量交接多采用體積量交接，因此，將流量計輸出設定為標準參比條件下（以下簡稱“標況”）的體積流量。實驗時，人工將標況密度輸入科氏流量計的變送單元中，流量計就可輸出標況體積流量。

    3. 標準參比條件下體積流量計量影響因素分析和結論

    根據實驗研究的目的，本次主要針對天然氣組分的變化和不同安裝條件對科氏流量計的計量性能影響因素進行了分析。

    （1）天然氣組分變化對科氏流量計計量性能的影響根據GB/T18603-2001《天然氣計量系統技術要求》的要求，對于輸氣量小于5×10⁴m³/h的天然氣流量計量站未推薦采用在線組分分析儀，而對于用作標況體積流量交接的科氏流量計，其輸出直接與天然氣的組分相關，因此，我們對實驗期間的天然氣組分變化進行了統計分析。由于實驗中使用的色譜儀的不確定度為0.1%，因此，僅對天然氣標況密度變化大于0.5%的數據進行了修正，并對采用固定組分和組分修正后的流量計的相對示值誤差進行了比較分析，得到的相對示值誤差曲線對比如圖1‾圖3所示。

    組分影響的實驗研究說明，用科氏流量計測量標況體積流量時，當不使用天然氣組分在線分析時，天然氣標況密度變化達到0.23%時，流量計相對示值誤差的變化為0.1%，這是由于參比質量流量也在同時發生變化的原因。

    天然氣組分的變化同時也會引起質量流量的變化，因此，科氏流量計測量準確度的變化并不一定與天然氣標況密度的變化成正比。

    根據本實驗研究數據，天然氣組分變化對科氏流量計的重復性可以忽略，對峰間誤差的影響為0.1%。

    雖然在本實驗研究中，天然氣組分的變化沒有造成科氏流量計標況體積流量計量相對示值誤差超過相關標準規定的范圍（如表3所示），但是，為進一步確保科氏流量計測量標況體積流量的準確度，對于用于天然氣體積量貿易交接的科氏流量計計量系統，宜設置天然氣組分在線分析儀。

    （2）安裝條件對科氏流量計計量性能的影響

    在表1所列的5種不同安裝條件下，我們對科氏流量計進行了測試，其相對示值誤差對比曲線如圖4所示。

    安裝條件影響實驗研究說明，在大小頭加10D直管段的安裝條件下，科氏流量計正反向安裝的相對示值誤差曲線的趨勢基本一致，且差異在0.1%范圍內。

    在沒有震動和脈動流存在的情況下，5種安裝條件中，科氏流量計相對示值誤差均符合表3中的計量性能要求，其差異為0.5%～0.65%。

    三、結論及建議

    1. 在氣體流量測量中，科氏流量計直接測量質量流量有著明顯的優勢，雖然通過標況密度就可以很容易地將質量轉換成標況體積流量，不需要壓力或溫度補償，但是使用時，仍應關注天然氣組分變化對科氏流量計標況體積流量測量的影響。在重要的計量場所，建議增加天然氣組分在線分析儀，以降低計量系統的整體測量不確定度。

    2. 一般認為科氏流量計對流態的影響不敏感，本次實驗也說明該科氏流量計能夠適應的安裝條件較為廣泛，但是這一點的廣泛適應性還有待進一步研究。

    3. 本次實驗說明該科氏流量計能夠進行兩個流動方向的測量，測量準確度均在可以接受的范圍內。