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流量测量方法和仪表漫谈

行业聚焦点 2011年04月25日 10:01:17来源:孙淮清 8389
摘要

  
  19世纪煤经历100年超过柴薪为能源,20世纪石油经历60年超过煤,天然气将用40年在2020年超过石油成为能源。天然气的持续稳定发展可维持50年以上。我国是天然气储量丰富的国家,在世界处于前列。但天然气发展严重滞后,21世纪初在能源百分比中只占2%(约200亿m3),而欧美一般为30%~40%,相比差距极大,近年国家重点超高速发展,西气东输一、二、三期与境外(中亚、俄罗斯)天然气工程建设力度。国内天然气年消耗量连翻番,目前已达800亿m3/年,占比亦达4%左右,2020年期望能达10%。
  
  天然气是深埋于地下,通过气井开采出来的烃类和少量非烃类混合气体的总称。必须经集气、气液分流、单井计量、脱硫、脱水、回收轻烃、膨胀、制冷、换热、吸附和精馏、外输计量等工艺加工处理过程后,才能保证气体混合物的露点、水含量、热值含量,CO2和H2S的大允许浓度等技术规定,成为天然气商品销售给天然气管道公司,管道公司作为储运部门将天然气输送到各城市,有城市天然气公司经城市管网销售给用户。整个天然气输送,加工处理,储运销售,综合利用需要众多的过程检测控制仪表,其中流量仪表占据特殊重要的位置。以下我们仅举些实例来说明流量计量在天然气工业中的重要性。
  
  在天然气气井开采中测量酸气(WetGas)(凝析天然气)是近年上的热点课题,测量凝析天然气的流量计称为湿气流量计,它可代替测试分离器应用于单井计量,气藏动态监测及储量优化配置等,它带来的利益巨大,如对于开采操作决策提供宝贵的依据;保证气井的合理开采,指导添加水合物抑制剂量,防止水合物的“危害”;代替巨大笨重的测试分离器,大大提高现场测试的实时性,完整性,准确性和提率等。
  
  湿气是指高气体体积含率的天然气,一般高于95%,目前上尚没有统一的定义。气井中液相成份由携带的和由于地面生成系统温度压力降低而凝析生成的烷烃类轻组份,饱和水以及防止水合物形成人工加入的注剂等组成,其体积含率少于5%,此种少量液体粘附于管壁周围,管道中央为高速气流,亦即形成所谓环状流动结构,液体的流动非常复杂,它与气体有速度滑移,甚至形成间歇不均匀流动,因此其测量准确度的确定非常困难。目前已研发的品牌很多,如SolartronIAS公司的Dualstream2型多相流流量计,Schlumberger公司的双解谱γ射线文丘里多相流流量计,Agar公司的MPFM-400型多相流流量计等,但是各种流量计都有一定的适用范围,不能成为普遍应用的流量计。
  
  城市是天然气使用的终用户,在城市中既有工业企业,又有城市公用事业,它是一个复杂的用户群,其需求多种多样。城市天然气流量计量系统是天然气管理、调度、销售的依据,流量计量是天然气供需双方贸易结算的凭证,亦是生产部门用气效率的主要技术指标。在企业生产和经营管理中流量计量是一项日常进行的重要的技术基础工作,准确的流量计量可以适时改进生产工艺,提高产品质量,降低产品成本,确保生产安全,保障合理经营管理和提高经济效益及社会效益。城市公用事业用气关系到人民日常生活质量,城市的气化是一个城市现代化标志之一。目前我国仍有相当部分的城市依靠煤炭作为主要燃料,它对城市环境影响极大,国家能源结构的调整就是为了改善城市的生态环境,天然气的推广使用是造福人民的一件大事,城市车用燃料以气代油又是一项改善城市环境的重大举措,目前已在全国普遍推广普及,相信不久的将来,城市加气站将逐渐代替加油站,而加气站的核心仪表就是流量计。
  
  ③蒸汽
  
  蒸汽分过热蒸汽和饱和蒸气,前者为单相介质。在火力发电厂过热蒸汽做为工质推动汽轮机带动发电机发电,蒸汽流量测量在电厂中对生产质量和安全至关重要,现代火力发电厂机组为高压高温状态,过热蒸汽流量采用标准喷嘴测量,有标准和国家标准为依据。饱和蒸气由工业锅炉生产,一般为中低压、中温状态,它是汽水混合物,工业锅炉出口处为高干度(0.95以上)饱和蒸气,但输送到用户处,由于管道热散耗干度逐渐下降,成为含水量大的汽水混合物,它属于混相流,在流量测量中是困难的测量对象,目前尚没有满意的流量计可用,由此常引起供需双方的纠纷,
  
  在市场经济条件下它是一个必须解决的棘手问题。蒸汽是用途广泛的能源介质,据称国内有1/3~1/4的煤炭用于工业锅炉燃料,全国工业锅炉数量庞大,每台锅炉皆需要配备蒸汽流量计进行计量,由此可见问题的重要性和艰巨性。
  
  ④成品油
  
  石油中的成品油是汽车、船舶、飞机等交通工具使用的能源,它涉及巨大的经济利益,其流量计是销售双方结算的凭据,因此国家规定流量计量器具必须依法强制管理,成品油从炼油厂生产后,经油库到供油站有众多的流量计为其服务,其数量十分庞大。

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