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天然气流量仪表在高压下的标定

1 严峻的天然气供应形势
1)以上海的情况为例,天然气总用量约为每年20亿立方米,到2010年上海世博会期间,上海天然气年用量将达到55-60亿立方米,届时天然气的用量将从占能源总量的3%提高到7%,上海居民都可用上天然气。天然气的应用率是一个国家先进程度的标志,发达国家的应用率已经达到20%或更高。
2)上海天然气的三个来源:西气东输:到2008年西气总供应量可达120亿立方米,上海目前仅得到10亿立方米,到2008年可达20亿立方米。而在规划期间,中石油承诺到2010年供应70亿立方米。东海平湖天然气:每年可稳定供气6亿立方米,但今后不会有显著的增加。进口液化天然气(lng):在建的马来西亚lng进口项目将在2009年开始供气,初期每年110万吨,2010年可达300万吨,(相当于40亿立方米)。合同期为25年。
3)西气东输二期工程将于2008年开工,中亚天然气管道将汇入新疆西气管网。2010年完工时可供气年300亿立方米,但管道将汇入珠江管网,供给上海的气量不会有显著增加。即使计划全部实现,上海的天然气供应形势仍非常严峻,供需双方斤斤计较不可避免。天然气流量计量的准确性将是供需双方z关心的问题。全国各城市的供气形势大致相同。
2 的天然气贸易计量要求
计量天然气自然成为供、销、用三方共同的要求,反映在流量科学中,美国标准化研究院(nist)的g.martingly博士在90年代初首先提出了精细化测量(proficiency measurement)的概念,并逐渐形成新的技术领域。其主要内容包括:要求科研人员和制造商开发并提供体现当前新技术的高稳定性流量计;流量计出厂前应进行标定,标定条件尽可能与实际使用条件接近;流量计在使用过程中应保持准确,同时流量标准装置应进行定期比对,以使各国流量标准趋于一致。
近年来天然气流量计量仪表的技术含量和产品品质有长足的进步,特别是广泛使用的气体超声流量计和涡轮流量计已经达到很高的水平。随着我国天然气长输管线的迅速增加,高压条件下储运和计量的日益迫切要求研制和开发流量仪表高压标定技术和设备。仅仅有完善的流量标准装置是不够的,各个装置给出的流量量值还应尽量一致。因此以装置比对试验(intercomparison test)为主要技术内容的“趋同性”(harmonization)研究成为流量测量质量保证体系中的一个主要领域。
3 天然气流量仪表在高压下标定的需求
试验证明,在常压下标定的天然气流量计在高压下性能有所变化,而应用z普遍的涡轮流量计受压力的影响十分明显。由于天然气的价格越来越昂贵,即使是微小的计量差异也常常引起供需双方的争议。为此,天然气工业界呼吁新的计量法规和相应技术,从法制上规范天然气高压计量。已经于2003年正式执行的欧洲标准en12261明文规定气体涡轮流量计应在高压下进行标定。目前这一标准已经转化为强制性的“计量仪表指令”(mid-measurement instrument directive),规定高压试验是产品型式批准中的必要项目。在欧洲计量规范的推动下,世界上各种原理的高压装置纷纷建立,这些装置主要建立在制造厂、燃气公司和第三方试验室。可以预计,我国的相关计量法规和高压装置也将在适当的时候跟上发展趋势)。
4 关于在常压下标定的流量计用于高压应用场合的问题
研究表明,当过程压力高于某特定值,仪表将表现出与在常压应用场合下不同的性能;性能变化的程度取决于压力的高低和仪表的种类。以下将就在天然气工业应用z广泛的气体涡轮流量计为例说明高压影响和对策。德国的研究结论:
涡轮流量计的高压影响取决于雷诺数和设计;
压力影响与使用介质的组分几乎无关;
涡轮流量计的精密加工是必须的;
常压标定的性能必须是优异的;
在工作压力下标定,使误差调整趋于零;
仅有优良的设计和加工还不够,仪表的安装影响同样不可忽视
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