天然气测量中科氏流量计计量性能影响因素探讨
摘 要：研究不同的典型阻流件条件下，不同流态对科氏流量计计量性能的影响，考察流量计的性能是否能够达到行业标准SY/T6659-2006《用科里奥利质量流量计测量天然气流量》及JJG897-1995《质量式流量计》检定规程的相关要求；了解科氏流量计计量性能影响因素，为科氏流量计在天然气流量计量中的使用提供建议。
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一、科里奥利质量流量计在天然气流量计量中的应用情况
像几年前的多声道超声技术一样，科里奥利技术已开始应用于天然气工业。目前，在全世界范围内约有上万台用于车用压缩天然气（CNG）的计量。科氏流量计在天然气管道工业计量中的应用主要集中在澳大利亚和印度这两个国家。在我国，科氏流量计也大多用于CNG计量，全国总使用量已有上千台。
一般来说，科氏流量计有着广泛的应用范围，作为工作计量器具使用，其应用范围可以包括井口计量和气体分离器计量、涡轮机和燃气轮机的燃气计量，以及中、高压分输计量。
二、科里奥利质量流量计计量性能影响因素及分析
1. 实验研究目的
研究不同的典型阻流件条件下，不同流态对科氏流量计计量性能的影响，考察流量计的性能是否能够达到行业标准SY/T6659-2006《用科里奥利质量流量计测量天然气流量》及JJG897-1995《质量式流量计》检定规程的相关要求；了解科氏流量计计量性能影响因素，为科氏流量计在天然气流量计量中的使用提供建议。
2. 实验条件简介
2007年12月，国家原油大流量计量站成都天然气流量分站用不确定度为0.25%的组合临界流文丘里喷嘴作为参考标准，对1台DN50的弯管型科氏流量计进行了5种不同安装条件下（如表1所示）的天然气实流实验研究。测试参照JJG897-1995进行，实验压力、流量点分布等如表2所示。由于目前我国天然气流量计量交接多采用体积量交接，因此，将流量计输出设定为标准参比条件下（以下简称“标况”）的体积流量。实验时，人工将标况密度输入科氏流量计的变送单元中，流量计就可输出标况体积流量。
3. 标准参比条件下体积流量计量影响因素分析和结论
根据实验研究的目的，本次主要针对天然气组分的变化和不同安装条件对科氏流量计的计量性能影响因素进行了分析。
（1）天然气组分变化对科氏流量计计量性能的影响根据GB/T18603-2001《天然气计量系统技术要求》的要求，对于输气量小于5×104m3/h的天然气流量计量站未推荐采用在线组分分析仪，而对于用作标况体积流量交接的科氏流量计，其输出直接与天然气的组分相关，因此，我们对实验期间的天然气组分变化进行了统计分析。由于实验中使用的色谱仪的不确定度为0.1%，因此，仅对天然气标况密度变化大于0.5%的数据进行了修正，并对采用固定组分和组分修正后的流量计的相对示值误差进行了比较分析，得到的相对示值误差曲线对比如图1￣图3所示。
组分影响的实验研究说明，用科氏流量计测量标况体积流量时，当不使用天然气组分在线分析时，天然气标况密度变化达到0.23%时，流量计相对示值误差的变化为0.1%，这是由于参比质量流量也在同时发生变化的原因。
天然气组分的变化同时也会引起质量流量的变化，因此，科氏流量计测量准确度的变化并不一定与天然气标况密度的变化成正比。
根据本实验研究数据，天然气组分变化对科氏流量计的重复性可以忽略，对最大峰间误差的最大影响为0.1%。
虽然在本实验研究中，天然气组分的变化没有造成科氏流量计标况体积流量计量相对示值误差超过相关标准规定的范围（如表3所示），但是，为进一步确保科氏流量计测量标况体积流量的准确度，对于用于天然气体积量贸易交接的科氏流量计计量系统，宜设置天然气组分在线分析仪。
（2）安装条件对科氏流量计计量性能的影响
在表1所列的5种不同安装条件下，我们对科氏流量计进行了测试，其相对示值误差对比曲线如图4所示。
安装条件影响实验研究说明，在大小头加10D直管段的安装条件下，科氏流量计正反向安装的相对示值误差曲线的趋势基本一致，且差异在0.1%范围内。
在没有震动和脉动流存在的情况下，5种安装条件中，科氏流量计相对示值误差均符合表3中的计量性能要求，其差异为0.5%～0.65%。
三、结论及建议
1. 在气体流量测量中，科氏流量计直接测量质量流量有着明显的优势，虽然通过标况密度就可以很容易地将质量转换成标况体积流量，不需要压力或温度补偿，但是使用时，仍应关注天然气组分变化对科氏流量计标况体积流量测量的影响。在重要的计量场所，建议增加天然气组分在线分析仪，以降低计量系统的整体测量不确定度。
2. 一般认为科氏流量计对流态的影响不敏感，本次实验也说明该科氏流量计能够适应的安装条件较为广泛，但是这一点的广泛适应性还有待进一步研究。
3. 本次实验说明该科氏流量计能够进行两个流动方向的测量，测量准确度均在可以接受的范围内。
