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浅谈天然气流量计量方式有哪些以及我国常用计量方式

作者: 来源: 发布时间:2017-10-12 15:26:13

                摘要 天然气计量包括体积计量、质量计量和能量计量 3 种方式。

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钻石娱乐、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 钻石娱乐
                钻石娱乐为压差式流量计,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:测量精度一般,且精度难以提高;测量范围较窄,满足计量精度的前提下一般为 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;由于钻石娱乐由法兰连接,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;精度高,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 10 m /s。
 
1.1.3 超声波流量计
                超声波流量计属于速差式流量计,是继钻石娱乐、涡轮流量计之后的第三类适用于高压力、大口径、高精度的天然气流量计。优点:测量精度高;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 100 m m )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。
 
1.2 质量计量
                天然气质量计量仪表一般指科氏质量流量计,是一种直接式质量流量仪表。优点:测量范围广,可达 50:1;上下游不要求直管段;可直接测量流体质量;测量精度较高,稳定性好;对介质的适应性较广,可适用于湿气或脏气的计量,也能适用于气体组分和密度变化较大的气体。缺点:价格昂贵;不能测量低压气体;压力损失较大;对安装固定要求较高;不能用于较大口径(管径大于 200 m m )管道天然气。目前,科氏质量流量计在小口径天然气管道计量、脏污天然气计量、燃驱压气站自耗气计量、天然气生产井计量及城市车用 CNG(压缩天然气)加气机计量等相关领域有所应用。
 
1.3 能量计量
                天然气能量计量是体积计量或质量计量的延伸,可通过体积计量、质量计量与单位流量天然气的发热值乘积计算获得。与体积计量、质量计量方式相比,能量计量更能科学体现天然气作为燃料的商品价值。天然气的发热值可通过直接燃烧法测量,也可通过分析气体组分计算而得。对于规模较大的计量站,需配套安装在线气相色谱仪实时测量天然气发热值;对于规模较小的计量站,可采用离线气相色谱分析方法计算热值,再根据对应气源的种类及气源热值的稳定性,选择固定赋值或可变赋值的方法确定对应计量站天然气的发热值。
 
2 国内外天然气计量现状
2.1 国际间常用计量方式
2.1.1 LNG 国际贸易计量方式
               全球 LNG(液化天然气)国际贸易主要分为北美、欧洲和亚太地区三大市场。其中,北美 LNG 交易价格完全市场化,并以美国亨利枢纽中心现货或期货价格为基准价格;欧洲 LNG 交易价格多采用与替代燃料价格联动的定价方式;亚太地区 LNG 交易价格多采用与进口原油价格直接挂钩的定价方式。
尽管各区域市场 LNG 贸易定价方式不同,现货交易价格也相差较大,但计量方式均采用能量计量的方式[1],单位为美元/M M Btu。
 
2.1.2 跨国天然气管道贸易计量方式
               欧美地区跨国天然气管道多采用能量计量的方式,亚洲地区多采用体积计量。挪威至欧洲天然气管道采用能量计量方式,定价方式与轻油、低硫重油等替代燃料价格挂钩,单位为欧分/(kW ·h),俄罗斯至德国天然气管道也采用相同的计量方式;加拿大至美国天然气管道采用能量计量的方式,价格参照北美 LNG 交易价格,单位为美元/M M Btu;中亚至中国天然气管道、中俄东线天然气管道及部分俄罗斯至欧洲国家天然气管道采用体积计量的方式,计价单位为美元/103 m 3 ,相关合同条款会规定天然气发热值范围,超过或低于相应范围,天然气价格需随之调整。
 
2.2 国外典型国家天然气计量方式
               美国是世界上实施天然气能量计量最早的国家。1980 年以前使用体积计量,1980 年起开始采用能量计量,计价单位为美元/M M Btu。英国天然气管输 和 配 送 均 采 用 能 量 计 量 , 计 价 单 位 为欧分/(kW ·h),管输公司定期公告各区域天然气热值,配气公司配气费根据用户的年用气量及可中断性进行收取。法国输气管道管输费也采用能量计量,计价单位为欧元/(kW ·h),管输费包括容量费和使用费,可中断用户容量费为连续用户的 75% ~90% ,使用费根据进气点和出气点所在区域相对距离进行计算。韩国和日本天然气资源主要为进口 LNG,也采用能量计量,计价单位分别为韩元/M J 和日元/kcal。印度天然气管输价格和终端销售价格均采用能量计量,计价单位为卢比/M M btu。俄罗斯和哈萨克斯坦采用体积计量,计价单位分别为卢布/m3和坚戈/m3 。
 
2.3 我国常用计量方式
               我国天然气计量方式主要为体积计量,主要采用钻石娱乐、超声波流量计和涡轮流量计等计量装置。近年来,超声波流量计和涡轮流量计占比逐渐增加,钻石娱乐占比逐渐减少。据统计,截至2013 年 5 月,中石油北京天然气管道有限公司天然气计量设备中,超声波流量计约占 87.3% ,钻石娱乐约占 7.2% ,涡轮流量计等其他计量设备约占5.5% ;中国石油西气东输管道公司所属天然气管道建成时间相对较晚,超声波流量计占比约 71% ,涡轮流量计占比约 28% ,其他计量设备仅占 1% ;中国石油西部管道公司所属天然气管道中,超声波流量计占比约 52.9% ,钻石娱乐占比约 32.2% ,涡轮流量计占比约 14.9% ;川渝地区由于天然气管网投用较早,钻石娱乐占比 85% 以上,超声波流量计等其他计量设备占比不足 15%。另外,中国石油西南管道公司所属天然气管道投产时间相对较晚,天然气计量设施以超声波流量计为主。

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