隨著環(huán)保實(shí)業(yè)的發(fā)展，天然氣的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)越被人們所重視。天然氣作為清潔能源，在世界一次能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年上升。發(fā)達(dá)國(guó)家一般已達(dá)到30％～40％，而我國(guó)起步較晚，目前這一比例還不高。

我國(guó)是天然氣資源較豐富的國(guó)家之一，但天然氣的利用卻嚴(yán)重滯后，天然氣工業(yè)發(fā)展有著很大潛力，尤其是西氣東輸工程的建設(shè)，必將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)很環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展產(chǎn)生強(qiáng)大的推動(dòng)力。

（1）我國(guó)是天然氣計(jì)量的發(fā)展趨勢(shì)和主要方法 目前，天然氣貿(mào)易計(jì)量分為體積計(jì)量、質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量三種。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家質(zhì)量計(jì)量和能量計(jì)量?jī)煞N方法都在使用。我國(guó)天然氣貿(mào)易計(jì)量是在法定要求的質(zhì)量指標(biāo)下以體積或能量的方法進(jìn)行交接計(jì)量，目前基本上以體積計(jì)量為主。

按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[10],天然氣的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量q_n以Nm³/s為單位，工作狀態(tài)體積流量q^f以m³/s為單位；質(zhì)量流量qm以kg/s為單位；能量流量以MJ/s為單位。

①天然氣標(biāo)準(zhǔn)體積流量計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量qn計(jì)算式為

                qvn=qnf                     3.38

或               qvn=qm/ n                    3.39

式中  qvn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積流量，Nm3/s；

      qvf――工作狀態(tài)體積流量，m3/s，體積流量計(jì)實(shí)測(cè)值；

      qm――質(zhì)量流量，kg/s，質(zhì)量流量計(jì)實(shí)測(cè)值；

      ρf――工作狀態(tài)下的密度，kg/m3，實(shí)測(cè)或計(jì)算；

ρn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度,kg/m3,實(shí)測(cè)或計(jì)算。

天然氣在工作狀態(tài)下的密度ρf若用天然氣氣流靜壓pf、熱力學(xué)溫度Tf和壓縮系數(shù)Zf進(jìn)行計(jì)算，其公式為

                                 （3.40）

式中 Mm――天然氣的摩爾質(zhì)量，kg/kmol，參照標(biāo)準(zhǔn)GB/T11062計(jì)算；

     Ra――通用氣體常數(shù)，MJ/kmol·K,其值為0.000831448。

天然氣在工作狀態(tài)下的密度ρn的實(shí)用公式與式（3.40）相似，其中pf、Tf、Zf用標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的 pn、Tn、Zn替代即可。

因此，天然氣標(biāo)準(zhǔn)體積流量qn的計(jì)算式還可寫成

                         qm=qvf         3.41

式中 qvf――含義同式（3.38）；

      pf――工作狀態(tài)壓力，MPa，壓力實(shí)測(cè)值；

      Tf――工作狀態(tài)熱力學(xué)溫度，K，溫度實(shí)測(cè)值；

      Zf――工作狀態(tài)下天然氣的壓縮系數(shù)，按SY/T6143標(biāo)準(zhǔn)A1.4條及公式（A8）計(jì)算（或按GB/T17747.1～3標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算）；

Pn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)壓力，Mpa，其值為0.101325；

Tn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)溫度，K，其值為293.15；

Zn――標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的壓縮系數(shù)，按SY/T6143-1996標(biāo)準(zhǔn)公式（A8）計(jì)算或按GB/T17747.1～3標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算）。

②天然氣質(zhì)量流量計(jì)算。天然氣的質(zhì)量流量計(jì)算式為

           qm＝qvfрf                       3.42

式中  qm――天然氣的質(zhì)量流量，kg/s，除由式（3.42）計(jì)算外，也可由質(zhì)量流量計(jì)直接測(cè)量；

qvf――含義同式（3.38）；

рf――含義同式（3.38）。

工作狀態(tài)下的天然氣密度рf可用氣體密度計(jì)在線進(jìn)行天然氣氣流密度的實(shí)測(cè)，用實(shí)測(cè)值參與流量計(jì)算。如果用式（3.40）計(jì)算рf值，應(yīng)有工作狀態(tài)下的靜壓pf，熱力學(xué)溫度Tf和天然氣組分分析數(shù)據(jù)yi（組分摩爾分?jǐn)?shù)），按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算天然氣的摩爾質(zhì)量Mm和壓縮系數(shù)Zf，zui后才能計(jì)算出рf的值來(lái)。

③天然氣能量流量計(jì)算。天然氣的能量流量可以由標(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量乘以發(fā)熱量Hs來(lái)計(jì)算。

以標(biāo)準(zhǔn)體積流量計(jì)算能量流量的計(jì)算式為

       En=qvnHsnv                         3.43

式中  En――天然氣的能量流量，MJ/s；

       qvn――天然氣的標(biāo)準(zhǔn)體積流量，由式（3.38）或式（3.41）所得結(jié)果；

       Hsnv――單位標(biāo)準(zhǔn)體積的高位發(fā)熱量，MJ/m3，實(shí)測(cè)或計(jì)算。

以質(zhì)量流量計(jì)算能量流量的計(jì)算式為

                              En=qmHsnm          3.44

式中 En――含義同式（3.43）；

      qm――天然氣的質(zhì)量流量，由式（3.42）所得結(jié)果；

      Hsnm――單位質(zhì)量的高位發(fā)熱量，MJ/s，實(shí)測(cè)或計(jì)算。

④發(fā)熱量測(cè)量。天然氣發(fā)熱量可采用直接或間接的測(cè)量方法獲得。對(duì)于管網(wǎng)系統(tǒng)，當(dāng)使用直接測(cè)量不經(jīng)濟(jì)時(shí)，其結(jié)算用的發(fā)熱量也可以用計(jì)算方法獲得。兩種方法都有在線和離線兩種方式。

a.直接測(cè)量法。直接測(cè)量法可按GB12206標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行。是采用水流式熱量計(jì)，由水流量穩(wěn)定調(diào)節(jié)、天然氣流量穩(wěn)定調(diào)節(jié)和測(cè)量、水溫氣溫測(cè)量、氣體燃燒和水計(jì)量五部分組成。儀器的具體操作方法修正系數(shù)計(jì)算請(qǐng)參閱GB12206－1998《天然氣發(fā)熱量、密度、相對(duì)密度和沃泊指數(shù)的計(jì)算方法》。

b.間接測(cè)量法。間接測(cè)量法是采用GB/T11062標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法測(cè)量天然氣的發(fā)熱量，它是基于對(duì)天然氣組分進(jìn)行全分析，然后進(jìn)行計(jì)算，各組分含量同各自發(fā)熱量的乘機(jī)之代數(shù)和即為天然氣的發(fā)熱量。組分分析一般采用氣相色譜法，具體操作方法請(qǐng)參閱GB/T13610－1992《天然氣的組成分析——氣相色譜法》。

⑤ 密度測(cè)量。天然氣密度可以用天然氣密度計(jì)在線直接測(cè)量，也可離線間接測(cè)量。

a.在線密度測(cè)量。在線密度測(cè)量是為了求得流過(guò)流量計(jì)的天然氣質(zhì)量流量。如果要求得到天然氣的標(biāo)準(zhǔn)體積流量，還需得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣密度。

對(duì)于孔板流量計(jì)而言，若在密度計(jì)的樣氣從上游取壓孔取出，樣氣流入在線密度計(jì)，它應(yīng)以特別低的流速流入，并保證對(duì)壓力和差壓的測(cè)量沒(méi)有影響。

除旋轉(zhuǎn)式容積流量計(jì)以外的其他流量計(jì)，在線密度計(jì)宜安裝在流量計(jì)下游，以避免流量計(jì)入口速度分布被干擾。

從取樣口到在線密度計(jì)之間的連接管線應(yīng)盡量短、連接件、管線應(yīng)絕熱保溫，以減小環(huán)境溫度對(duì)取樣氣的影響。

為確保在線密度計(jì)所測(cè)密度值與流經(jīng)流量計(jì)的密度值相同，應(yīng)將密度傳感器的露出部分和流量計(jì)的上、下游適當(dāng)長(zhǎng)度的管路進(jìn)行隔熱。

在線密度計(jì)應(yīng)有樣氣溫度測(cè)量，當(dāng)樣氣溫度同主管道中天然氣溫度有差異時(shí)，應(yīng)該用修正值進(jìn)行補(bǔ)償。

b.離線密度計(jì)算。在計(jì)量站取樣口取出有代表性的樣氣，采用氣相色譜儀分析出天然氣的全組分分析數(shù)據(jù)，測(cè)量出主管道內(nèi)天然氣靜壓力和流體溫度，然后按式（3.40）計(jì)算工作狀態(tài)下的流體密度。其中摩爾質(zhì)量Mm按標(biāo)準(zhǔn)GB/T11602計(jì)算得到；工作狀態(tài)下壓縮系數(shù)Zf按標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143－1996A1.4條及公式（A8）計(jì)算。

⑥幾種天然氣常用流量計(jì)選型指南。不同的準(zhǔn)確度要求和不同的使用條件，天然氣流量測(cè)量可有多種儀表可選，應(yīng)綜合考慮其準(zhǔn)確性、可靠性、安全性及經(jīng)濟(jì)性等因素后確定，過(guò)分追求高準(zhǔn)確度會(huì)增加不合理的費(fèi)用。

天然氣常用流量計(jì)選型指南

注：1.流量計(jì)zui初用的型號(hào)過(guò)大會(huì)影響小流量的測(cè)量準(zhǔn)確度。

    2.D為流量計(jì)內(nèi)徑。