天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量3种方式。国际天然气贸易和欧美等国家多采用能量计量方式,而我国仍以体积计量方式为主。介绍了国内外天然气计量现状,分析了我国天然气能量计量的必要性和可行性。天然气能量计量符合国家能源发展“十三五”规划对天然气资源精细化管理的要求,有利于推进我国天然气市场化改革的进程。目前,我国已制定能量计量相关技术标准,基本具备能量计量技术条件,建议加快推进我国天然气能量计量相关工作。

1天然气计量方式

天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量3种方式。国际天然气贸易和欧美日韩等工业发达国家广泛采用能量计量,而我国及周边俄罗斯、中亚地区天然气资源国家仍以体积计量为主,天然气质量计量应用相对较少。

1.1体积计量

天然气体积计量仪表包括孔板流量计、涡轮流量计、超声波流量计、腰轮流量计、涡街流量计、旋进旋涡流量计等。

1.1.1孔板流量计

孔板流量计为压差式流量计,主要应用于较早投产的天然气管道,近年来,正陆续升级改造为涡轮流量计或超声波流量计。优点:价格较低;结构简单,便于安装;性能稳定;投用前无需实流校核。缺点:测量一般,且难以提高;测量范围较窄,满足计量的前提下一般为3:1~5:1,采用双量程压差计可达10:1;对上下游直管段长度要求较高,一般要求上游直管段长度为30D(D为流量计内径),下游直管段长度为7D;通过节流装置,压力损失较大;由于孔板流量计由法兰连接,易产生漏气问题,维护工作量较大。

1.1.2涡轮流量计

涡轮流量计属于速度式仪表,在长输天然气管道分输站场较为常见。优点:结构简单而牢固,可靠性高;安装方便,便于维修;高,重复性好;测量范围较大,可达25:1,在高压输气情况下,还可进一步增大。缺点:涡轮高速转动引起机械摩擦,需注意润滑;需在流量计上游配套过滤器,避免较大固体颗粒损坏涡轮叶片;对上下游直管段长度有一定要求,一般要求上游10D,下游5D;上限流速受“气蚀”现象限制,一般为10m/s。

1.1.3超声波流量计

超声波流量计属于速差式流量计,是继孔板流量计、涡轮流量计之后的第三类适用于高压力、大口径、高的天然气流量计。优点:测量高;测量范围大,可达100:1;能实现双向流量计量;无可动部件;无压损;不受气体压力、温度、组分变化的影响;有强大的自检测与自诊断功能;全数字式计量系统,易于实现数字化通信;维护简单,可带压更换超声换能器。缺点:目前多为进口设备,价格昂贵,只适用于大、中口径;对上下游直管段长度有一定要求,一般要求上游10D,下游5D;不适用于较小口径(管径小于100mm)天然气计量。

1.1.4其他计量仪表

腰轮流量计又称罗茨流量计,属于旋转式容积式流量计,仅适用于小口径、小流量天然气计量,在长输天然气管道中应用较少。涡街流量计是一种流体振荡型流量计,一般用于玻璃厂、建材厂等企业内部流量监视、考核和能耗计量,在长输天然气管道中基本没有使用。旋进旋涡流量计属于新型气体流量仪表,主要应用于油田内部和城市燃气小型配气站,在长输天然气管道中应用较少。