天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

單貞

【摘?要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，天然氣事業(yè)逐步發(fā)展起來。隨之而來的是天然氣市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇。因此加強(qiáng)當(dāng)前天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化其目的是進(jìn)一步的降低成本，提升天然氣的用量，促進(jìn)人民生活水平的提高。

【關(guān)鍵詞】天然氣;計(jì)量技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，天然氣事業(yè)的制度及經(jīng)營(yíng)理念也發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變，這導(dǎo)致了天然氣生產(chǎn)、運(yùn)輸及使用企業(yè)之間的關(guān)系發(fā)生了根本性的改變，而且產(chǎn)生了幾方之間都追求的利益最大化關(guān)系，這樣的變革使得企業(yè)逐步認(rèn)識(shí)到了天然氣經(jīng)濟(jì)、實(shí)時(shí)精準(zhǔn)計(jì)量的重要性。根據(jù)天然氣企業(yè)的多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明采用科學(xué)先進(jìn)的天然氣流量計(jì)對(duì)于成本的降低起到十分重要的作用，這就導(dǎo)致天然氣企業(yè)對(duì)流量的計(jì)量技術(shù)的發(fā)展更加重視。本文主要概述下國(guó)內(nèi)外目前天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。

1.天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）國(guó)外天然氣計(jì)量技術(shù)研究現(xiàn)狀。筆者基于大量的文獻(xiàn)調(diào)研指出20世紀(jì)70年代國(guó)外就開始對(duì)天然氣流量技術(shù)展開研究，當(dāng)時(shí)歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開始將孔板流量計(jì)和氣體渦輪流量計(jì)作為天然氣計(jì)量的主要工具。到了90年代，超聲波流量計(jì)逐步問世并迅速的推廣開來。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)當(dāng)時(shí)孔板流量計(jì)的使用率高達(dá)80%，而加拿大和荷蘭等地使用氣體渦輪流量計(jì)的比例高達(dá)百分之九十。而且美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家早在八十年代就開始采用能量計(jì)量法進(jìn)行天然氣的計(jì)量，這種計(jì)量技術(shù)也是未來天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。（2）國(guó)內(nèi)天然氣計(jì)量技術(shù)研究現(xiàn)狀。相比于國(guó)外天然氣計(jì)量技術(shù)，我國(guó)在這方面的研究起步較晚，研究情況相對(duì)而言比較落后。我國(guó)自20世紀(jì)70年代結(jié)合實(shí)際天然氣計(jì)量情況，并且借鑒國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)研發(fā)出了適合我國(guó)的智能化儀器，進(jìn)一步的提高了我國(guó)儀器儀表的精確度和可靠性。我國(guó)目前針對(duì)天然氣計(jì)量技術(shù)的研究成果較多，所采用的計(jì)量裝置主要有氣體渦輪流量計(jì)、孔板流量計(jì)以及超聲波流量計(jì)，三種方式相比而言傳統(tǒng)的孔板流量計(jì)的使用率相對(duì)較小，渦輪流量計(jì)和超聲波流量計(jì)所占用的比例越來越大，這說明我國(guó)的天然氣計(jì)量技術(shù)逐步想著智能化、精細(xì)化的方向發(fā)展。

2.天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)的分類

根據(jù)國(guó)內(nèi)外天然氣計(jì)量技術(shù)的計(jì)量方法進(jìn)行總結(jié)，指出目前我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)主要有質(zhì)量計(jì)量法、體積計(jì)量法和能量計(jì)量法。我國(guó)目前應(yīng)用較多的主要屬于體積計(jì)量法，而國(guó)外的主流是應(yīng)用能量計(jì)量法。接下來主要介紹目前應(yīng)用比較普遍的氣體流量計(jì)及方法。（1）空間容量流量計(jì)。空間容量流量計(jì)是天然氣內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)置，主要的設(shè)計(jì)理念是以大空間為主，小空間為輔。這種流量計(jì)的原理主要是將旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在小空間的內(nèi)部，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到氣體的壓力，從而可以統(tǒng)計(jì)出體積，通過對(duì)旋轉(zhuǎn)體次數(shù)的統(tǒng)計(jì)從而可以得到所計(jì)量的天然氣的體積。該流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度較高，促進(jìn)了天然氣計(jì)量事業(yè)的進(jìn)一步的發(fā)展。（2）渦輪流量計(jì)。渦輪流量計(jì)的工作原理是當(dāng)有天然氣通過時(shí)，容器內(nèi)的天然氣會(huì)帶動(dòng)渦輪流量計(jì)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，通過計(jì)算該轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的次數(shù)可以得到所計(jì)量的氣體流量。渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、精度高、重復(fù)性好且測(cè)量的范圍比較廣泛。但渦輪流量計(jì)內(nèi)部轉(zhuǎn)子高速的運(yùn)轉(zhuǎn)容易導(dǎo)致機(jī)械摩擦損壞。所以，使用該流量計(jì)要經(jīng)常注意潤(rùn)滑保養(yǎng)，除此之外還必須在流量計(jì)的上游加裝過濾裝置防止大顆粒污染物損壞葉片。（3）互補(bǔ)式氣體流量計(jì)。該流量計(jì)是一種可以替換的天然氣計(jì)量技術(shù)。近些年來，越來越多的天然氣公司采用該種流量計(jì)對(duì)天然氣進(jìn)行計(jì)量，取得了不錯(cuò)的成效，得到了越來越多人的認(rèn)可。互補(bǔ)式氣體流量計(jì)的基本構(gòu)型有曲管式和直管式兩種。我國(guó)AGA輸氣計(jì)量委員會(huì)于1999年05月就開始了關(guān)于該流量計(jì)氣體工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。（4）質(zhì)量計(jì)量法。采用質(zhì)量計(jì)量法對(duì)天然氣流量進(jìn)行計(jì)量時(shí)所采用的是科式流量計(jì)，該流量計(jì)的量程高達(dá)50：1，而且對(duì)流量計(jì)的上下游管段沒有任何要求。采用質(zhì)量計(jì)量法的優(yōu)點(diǎn)是精度高、穩(wěn)定性好，沒有嚴(yán)格要求天然氣清潔程度及密度。該方法的缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴，而且不能計(jì)量低壓天然氣和管徑較大的天然氣。我國(guó)目前在壓縮天然氣加氣站、燃?xì)庹镜阮I(lǐng)域所用到的科氏流量計(jì)比較普遍。（5）能量計(jì)量法。天然氣能量計(jì)量法是基于體積計(jì)量法而建立起來的，該方法是通過分析得到的天然氣組分來計(jì)算單位體積內(nèi)天然氣所產(chǎn)生的能量，再結(jié)合天然氣的體積最終獲取天然氣的總能量，從而達(dá)到天然氣計(jì)量的目的。眾所周知，天然氣的價(jià)值體現(xiàn)在燃燒所釋放的能量，因此不同組分的天然氣所產(chǎn)生的能量也不相同。相比于體積計(jì)量法和質(zhì)量計(jì)量法而言，采用能量計(jì)量法可以更加科學(xué)合理的突出天然氣的價(jià)值。

3.天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)于2013年頒發(fā)的關(guān)于天然氣計(jì)量技術(shù)的規(guī)劃中指出，我國(guó)天然氣計(jì)量技術(shù)在2020年會(huì)達(dá)到國(guó)際水平，相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系會(huì)進(jìn)一步完善，準(zhǔn)確度和經(jīng)濟(jì)性會(huì)進(jìn)一步提高。所以，結(jié)合我國(guó)目前天然氣計(jì)量技術(shù)的發(fā)展水平，所面臨的挑戰(zhàn)主要有如下幾個(gè)方面：（1）進(jìn)一步加強(qiáng)天然氣流量檢測(cè)技術(shù)的研究。目前，我國(guó)天然氣流量計(jì)的檢測(cè)技術(shù)還不能完全滿足天然氣生產(chǎn)的需求，還需要進(jìn)一步的建立大口徑的流量檢測(cè)計(jì)提升檢測(cè)水平。（2）提升流量量值國(guó)際比對(duì)水平。我國(guó)目前暫時(shí)還沒有積極的對(duì)天然氣流量量值進(jìn)行國(guó)際循環(huán)比對(duì)，還需要進(jìn)一步的提高實(shí)驗(yàn)室內(nèi)數(shù)據(jù)的國(guó)際認(rèn)可度。（3）測(cè)試技術(shù)需要進(jìn)一步的完善。我國(guó)目前沒有分析上游天然氣及其微量組分，且沒有形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)體系，還需要進(jìn)一步的完善。

4.天然標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

自從我國(guó)加入世界WTO組織，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展。天然氣事業(yè)也逐步走向國(guó)際。我國(guó)的天然氣事業(yè)為了進(jìn)一步的融入國(guó)際發(fā)展的大潮流中，我國(guó)天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)在未來必將向著如下幾個(gè)方面發(fā)展：（1）計(jì)量方法逐步由體積計(jì)量法向能量計(jì)量法轉(zhuǎn)變。天然氣能量計(jì)量法是基于體積計(jì)量法而建立起來的能夠更加科學(xué)合理的突出天然氣的價(jià)值的一種方法。結(jié)合目前國(guó)際情況來看，發(fā)達(dá)國(guó)家在天然氣的貿(mào)易中一般采用能量計(jì)量法作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，為了進(jìn)一步的融入國(guó)際市場(chǎng)，我國(guó)的計(jì)量方法也必須轉(zhuǎn)向能量計(jì)量法。（2）進(jìn)一步的加強(qiáng)流量計(jì)干校技術(shù)的研究。儀器先進(jìn)性的標(biāo)志是無(wú)須進(jìn)行實(shí)流的校驗(yàn)，但是目前我國(guó)大部分流量計(jì)都暫時(shí)不能實(shí)現(xiàn)干校。超聲波流量計(jì)由于其自身的特點(diǎn)可以比較容易的實(shí)現(xiàn)干校。根據(jù)相關(guān)研究指出，氣體超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)干校是具備條件的，必須進(jìn)一步的加強(qiáng)流量計(jì)干校技術(shù)的研究。（3）逐步實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化及遠(yuǎn)程化。隨著科技不斷的發(fā)展，計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也取得了飛躍式的發(fā)展?，F(xiàn)在，天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)也逐步實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化及遠(yuǎn)程化。比如SCADA系統(tǒng)的發(fā)展以及智能化渦輪流量計(jì)的問世。未來智能化程度會(huì)越來越高，天然氣標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量技術(shù)也會(huì)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

（作者單位：山東省單縣市場(chǎng)監(jiān)督管理局計(jì)量檢定測(cè)試所）