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中国计量院降低流量计流量测量不确定度

行业聚焦点中国仪表网2014年11月11日 13:42人气:5322

  【中国仪表网 行业聚焦点】涡轮流量计是目前广泛使用的传递流量计,国内通常依据检定规程只进行一些固定流量点的检测。但涡轮流量计在使用时,所使用的流量点和检定的流量可能并不一致,即存在非定点使用的情况。
  

        在甘肃省瓜州县腰占子村,西气东输三线瓜州站完成最后一道焊口,标志着西气东输三线西段全线贯通。西段工程建成投产后,来自中亚的天然气和新疆煤制天然气将通过中卫站向西气东输一线和二线、陕京系统和中贵线输送,长三角、珠三角、京津环渤海和川渝地区数亿民众将因此受益。
  
  我国西部地区的塔里木盆地、柴达木盆地蕴藏着8万亿立方米的天然气资源,约占全国陆上天然气资源的22%。2000年2月,国务院批准启动“西气东输”工程,这是仅次于长江三峡工程的又一重大投资项目。西气东输工程是我国距离最长、口径最大的输气管道,东西横贯新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区,全长达4200公里。
  
  随着西气东输工程的实施,长三角地区的用气量激增,为提升天然气计量的准确度,中国石油从2000年开始,在南京筹建天然气计量站。该站建设了完整的天然气量值传递体系,包括MT法原级标准装置、音速喷嘴法次级标准装置和涡轮流量计法工作标准装置。2012年初,该站完成建标考核,正式对外开展工作。
  
  在天然气计量站正式投入使用后,天然气计量方面陆续暴露出不少问题,与计量站有着多年合作的中国计量院热工所流量室副研究员李春辉给出了解释。首先,国内天然气计量站原级标准装置的不确定度水平与国外先进水平存在一定差距。“目前,德国物理技术研究院天然气原级标准的测量能力处于世界领先水平,其测量不确定度为0.06%;而南京天然气计量站的MT法原级标准装置的不确定度为0.10%。”测量不确定度水平对天然气的输送和消费到底有多大影响?李春辉算了一笔账:“我国每年输送和消费的天然气量超过1000亿立方米,原级装置的测量不确定度直接影响到贸易交接用流量计的准确度,其测量不确定度每降低0.01%,都会对天然气贸易产生数以亿计的经济影响。”因此,进一步研究MT法原级标准的不确定度影响因素,并在此基础上提升整个天然气计量体系的不确定度具有重要的经济和社会意义。
  
  其次,随着天然气使用量持续增加,中石油在成都建立了天然气计量站,中石化正在武汉建设天然气计量站,中海油也正在筹建自己的天然气计量站。但由于对传递流量计研究的不足,国内各天然气计量站之间未进行计量比对,国内天然气计量的量值还未实现统一,容易造成天然气计量的混乱,影响天然气的交易和消费。
  
  作为我国计量科学研究最高机构,中国计量院从2012年开始与国内各天然气计量站陆续开展合作,主要目的就是解决以上两个问题。
  
  通过分析及实验,李春辉和同事们确认了影响MT法原级标准装置不确定度的最大分量。“我们从现有天然气MT法原级标准装置的不确定度分析模型出发,重点降低占标准装置不确定度较大分量的浮力及时间测量不确定度分量。通过称量容器外施加保温材料可降低浮力影响;在旁通管路上安装可高速测量压力的仪表及压力调节阀门,通过压力调节阀门调节旁通管路所需的压力,基于进气阀门开、关过程中高速压力测量仪表采集的压力数据,可选择合理的测量时间,使进气阀门开、关时附加容积内的质量相同,该方法不仅可以消除附加体积内的测量不确定度,并可极大地降低时间测量不确定度。”目前,南京天然气计量站正在依照中国计量院的研究成果进行相应的技术改造,完成后,有望提升MT法原级标准装置的不确定度水平。成都天然气计量站新建的MT法原级标准装置已采用了相应的研究成果。
  
  涡轮流量计是目前广泛使用的传递流量计,国内通常依据检定规程只进行一些固定流量点的检测。但涡轮流量计在使用时,所使用的流量点和检定的流量可能并不一致,即存在非定点使用的情况。以往,国内多采用线性内插对涡轮流量计的性能予以评估,由于该方法引入较大的不确定度,极大地降低了涡轮流量计的准确度。“我们针对不同压力下涡轮流量计的测试结果,基于国外同行的研究经验,在国内首次采用曲线拟合法对其计量特性进行合理评估,提升了其准确度。”李春辉和同事们的研究成果有效地促进了国内天然气量值的统一。
  
  中国计量院与相关天然气计量站的合作,促进了国内现有MT法天然气流量原级标准装置水平的提升,在次级标准、工作标准领域内的合作研究更直接地促进了现场工作流量计流量测量不确定度的降低,提升了我国天然气流量量值传递的水平和计量的准确度水平。
(本文来源:中国质量报转载请注明出处
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