天然氣實流計量裝置開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)方案：
一、天然氣實流計量技術(shù)的背景
目前．我國進入了轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式和調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵時期隨著“低碳經(jīng)濟”時代的來臨，使用潔凈和綠色能源已成為社會發(fā)展的必然趨勢．天然氣已廣泛用于城市燃氣、下業(yè)企業(yè)、電力交通等行業(yè)?！笆濉焙汀笆晃濉逼陂g．圍家按照“西氣東輸、北氣南送、海氣登陸”的發(fā)展戰(zhàn)略，加強了基于天然氣管線、復(fù)線和重點聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)。天然氣管網(wǎng)及配套基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展．有力地促進了天然氣應(yīng)用。天然氣應(yīng)用的發(fā)展對天然氣流量計量技術(shù)提了新的要求流量計的性能受到介質(zhì)的高壓、組分變化等因素的影響．往往不能準確反映其計量性能，傳統(tǒng)的以空氣為檢測介質(zhì)的質(zhì)量流量計量或體積流量計量已經(jīng)不能滿足天然氣能量計量的需求。所以，天然氣的合理利用、公平交易都對科學(xué)的計量手段和可靠的計量數(shù)據(jù)提出了更高的要求。
二、天然氣實流計量現(xiàn)狀
隨著國內(nèi)外實流檢定技術(shù)的進步．天然氣流量量值溯源正逐步向?qū)嵙鳈z定方向發(fā)展．即以實際天然氣介質(zhì)、在接近實際現(xiàn)場工況等條件下對流量的分參數(shù)(如壓力、溫度、氣質(zhì)組分和流量總量)進行動態(tài)量值溯源目前．我國具有原級標準裝置及溯源能力。建有國家石油天然氣大流量計量站大慶總站、成都分站和南京分站此外，重慶還有一套天然氣介質(zhì)和pVTt裝置，適用于中低壓小流量天然氣流量計量檢測工作．另有部分移動式天然氣流量計量檢定裝置。
國外天然氣流量計的檢定也從重視干標法逐漸過渡到實流檢定．相繼出現(xiàn)了許多實流檢定實驗窒。如美閏科羅拉多工程實驗室(CEESI)、美國西南研究院(SWRI)、荷蘭國家計量研究院(NMI)、加拿大標定站(TCC)、德國檢測站(Pigsar)、英國國家工程實驗室(NEL)、日本國家(NRLM)等。
三、天然氣實流計量裝置設(shè)計方案
1．開環(huán)系統(tǒng)方案介紹
開環(huán)系統(tǒng)一般將檢定裝置建在天然氣管道上．有一個或多個朋氣量大的下游用戶檢定裝置在上游高壓管路取氣．向下游低壓管路排氣．檢定系統(tǒng)管路中的天然氣同時流經(jīng)被檢流量計和標準流量計而實現(xiàn)流量計量。通過組分分析儀器實時監(jiān)測．可以換算得到對應(yīng)能量計量的修正信息。
開環(huán)系統(tǒng)主要包括：天然氣過濾分離及溫濕調(diào)節(jié)系統(tǒng)、多級壓力／流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、工作級標準裝置、核查級標準裝置、次級標準、氮氣吹掃系統(tǒng)等，配套天然氣組分、露點、溫度、壓力、可燃氣體報警等方面的檢測設(shè)備具體如下：
(1)天然氣過濾分離及溫濕調(diào)節(jié)系統(tǒng)
在天然氣引入檢定系統(tǒng)的起始端，需要安裝天然氣過濾分離系統(tǒng)．濾除氣源中的雜質(zhì)和水分，確保檢定用氣的單相與清潔．并使檢定段管路內(nèi)介質(zhì)的溫度和濕度滿足檢測條件
(2)多級壓力／流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
采用自動控制理論．結(jié)合計算機技術(shù)控制試驗管路的壓力和流量，使檢定過程中的壓力波動、流量變化符合相關(guān)技術(shù)要求。
(3)工作級標準裝置、核查級標準裝置、次級標準
工作級標準裝置是對流量汁實施檢測的標準器。由多臺并聯(lián)安裝的渦輪流量計組成，其靈敏度高、重復(fù)性好、測量范圍寬，適合于用作高壓大流量的工作標準：核查級標準裝置選用超聲波流量計，無可動部件，自診斷能力強．可實現(xiàn)對檢測過程的診斷和出錯報警：由臨界流噴嘴組成的次級標準裝置．沒有可動部件．長期穩(wěn)定性好．工作原理和測量臨界參數(shù)與渦輪流量計不同．是理想的次級標準
(4)氮氣吹掃系統(tǒng)
其使空氣與天然氣始終處于隔絕狀態(tài)．是裝、卸儀表或可動部件過程的安全保障系統(tǒng)
(5)組分、露點、溫度、壓力等方面的檢測設(shè)備
在線的溫變、壓變、露點儀、色譜儀等測量手段對檢定介質(zhì)的溫度、壓力、相變、組分進行定量分析，得出其對測量結(jié)果的影響量．建立修正曲線，為天然氣流量計工況下的準確使用提供計量保障開環(huán)系統(tǒng)方案設(shè)計如圖1所示。
閉環(huán)系統(tǒng)將檢定裝置建在閉合管路上．通過泵送設(shè)備使管路內(nèi)介質(zhì)流動管路中的天然氣同時流經(jīng)被檢流量計和標準流量計而實現(xiàn)標定。
與開環(huán)系統(tǒng)相比．閉環(huán)系統(tǒng)的介質(zhì)是獨立于輸氣管路循環(huán)的．具有不受建設(shè)場地限制，不受上、下游管路壓力和容量的約束，介質(zhì)組分、壓力可以根據(jù)檢測需要自行調(diào)節(jié)等優(yōu)點但是．閉環(huán)系統(tǒng)的壓力和流量波動會在循環(huán)回路中疊加．對泵送設(shè)備、壓力／流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)和穩(wěn)壓裝置的設(shè)計要求更高目前．國內(nèi)外還沒有閉環(huán)系統(tǒng)成功案例的報道
四、結(jié)束語
盡管天然氣流量計量技術(shù)問世已有20多年．但真正直接對天然氣進行能量測定的系統(tǒng)尚在開發(fā)之中從學(xué)科分類的角度看．天然氣能量計量隸屬于計量學(xué)范疇．同時能量計量既涉及屬于物理測量領(lǐng)域的流量計量，又涉及屬于化學(xué)計量領(lǐng)域的分析測試因此．增加了測量結(jié)果在量值傳遞及溯源準則方面的復(fù)雜性。近年來．我國在體積計量領(lǐng)域已達到了水平．然而在發(fā)熱量測定領(lǐng)域．無論是直接測定還是間接測定．與進水平相比尚有諸多不足之處。
