天然气的流量计量系统

一、天然气推广应用的低碳时代

在全球提倡低碳环保的时代，天然气作为一种优质、高效、清洁的能源和化工原料被推广。它的开发利用不仅可以改善能源结构，还有利于保护和改善环境。

天然气代替煤到底有多低碳？以北京煤改气为例，一个采暖季用气52亿立方米，相当于减少用煤180万吨。这意味着仅一个冬季采暖“煤改气”后，北京市每年向大气排放的二氧化碳就减少1.8万吨、二氧化硫减少2.25万吨、悬浮颗粒物减少了2500吨。

二、国家天然气重点工程

我国政府为了应对低碳时代的到来，规划和实施了以下国家天然气重点工程:

1.陕京三线工程

2009年的气荒事件让公众了解到天然气短缺会带来严重后果。华北地区第三条能源大通道——陕京三线2011年1月全线贯通运行，经过清管、注氮、管道干燥后，跋山涉水896公里的高压天然气输送到北京良乡分输站，解除了北京冬季天然气供应的压力。

2.西气东输工程

2000年8月西气东输工程项目立项。西气东输工程成为拉开西部大开发的标志性项目，是促进沿线10省、自治区、直辖市产业结构和能源结构调整、经济效益提高的重要举措。

按照规划，2014年西三线全线贯穿通气。届时将与西一线、西二线、陕京线、川气东送线等主干管网联网，一个横贯东西、纵贯南北的综合天然气基础管网将形成。西气东输工程的实施，可缓解东部地区清洁能源的短缺和煤炭运输压力，有利于改善能源结构，减少污染物排放，改善大气质量，保护生态环境，提高综合国力，有利于可持续发展战略的实施。

三、流量计量是天然气相关国家重点工程的基础保障

流量计量是天然气相关国家重点工程的基础保障。如西气东输二线工程总长度为4661公里，管线沿路从高压(4.0MPa)超大流量、次高压(1.6MPa)大流量、中压(0.4MPa)中流量到低压(0.01MPa)小流量，从主干线到分支管线，从生产供应商到输送服务方，从地方的燃气公司到终端用户，每一处贸易交接都离不开流量计量。**，流量计量为保证管线的安全运行提供了技术支撑；其次，流量计量是为工程项目的市场化运行、供需双方公平贸易和管理提供计量技术数据的基础依据，因此，没有计量就没有公平贸易。流量计量既是天然气结算的依据，又是反映生产部门用气效率的技术指标。西气东输主干线上大量应用了超声、涡轮流量计。

目前，国内天然气流量计量中常用的流量计有以下几种:差压式流量计，如孔板流量计(适用于远程输配、高压大流量)；速度式流量计，如超声流量计、涡轮流量计(适用于区域输配高中压站)；质量流量计；容积式流量计，如腰轮流量计、膜式燃气表(适用于低压末端用户)等。门站、高中压站一般多适用超声波流量计、涡轮流量计。

流量计的主要功能是对天然气进行计量，并作为贸易结算收费的依据。要保证流量计量准确，必须从源头抓起，即*初的流量计选型安装要合理科学。在对燃气流量计进行选型时应考虑很多因素(如安装要求、环境条件、经济因素等)；被测燃气流量值在流量计的*大与*小流量范围内，才能被准确计量；在满足测量准确度的前提下，针对被测燃气的实际流量范围，合理选择相应的流量计型号及规格，尤其要关注燃气流量的下限；根据*高进口压力确定流量计的压力等级等。

计量系统除了流量计外，还需配置体积修正仪、流量计算机、色谱分析仪等设备，对天然气进行温压、压缩因子的修正，并可通过通信的方式输出流量、气体成分、密度、热值等信号。同时，可选配色谱分析仪和水露点分析仪等设备。

四、流量计量是保证天然气生产、加工和输送环节的基础

1.生产和储存环节

为了保证天然气的生产和储存数据正确，必须选择适应高压、多杂质、耐磨损的流量计。如西气东输的天然气主要由新疆塔里木油气田生产供气，地区的气候和地理环境异常恶劣。可选择的流量计有孔板类差压式流量计，以及涡轮、超声等速度式流量计。

2.输送和储运过程

如西气东输工程是将几个天然气处理厂的合格干气汇集到轮南油田，经1m口径管线*终输送到上海。一方面要计量主干线上各站的交接量；另一方面还要通过流量计量、压力和温度的检测，用计算机网络和系统平衡原理测试输送中是否在渗漏或者其他事故。可选择的流量计有孔板、涡轮、涡街、超声、旋进漩涡以及旋转容积式流量计。

3.分输以及天然气输送储存过程

如西气东输工程管线进入河南后向4省、直辖市进行分输，共有25条支线，天然气将作为商品销售给各省市天然气公司，流量计量数据将作为贸易结算的依据，必须具有国家规定的计量准确度等级要求。可选择的流量计有孔板、涡轮、涡街、超声、旋进漩涡以及旋转容积式流量计。

城市天然气门站是长距离输气线的终点站，亦称配气站，是城镇、工业区输配管网的气源点。其任务是接收长输管线输送来的燃气，在站内进行净化、调压、计量、气质检测和加臭后，送入城市输配管网或直接送入大型工商业用户。根据要求可增加配置加热系统、加臭系统、燃气报警系统、自控系统、通信系统等。

高中压站指的是接收高压环网的气体，经过降压等处理后送至中压环网的站点，此站点为高压环网和中压环网之间的一个枢纽，在站内进行净化、调压、计量等，送入城市输配中压管网或直接送入工业、商业用户。可选择满足商品交接计量所需标准规定的准确度的流量计。调压器采用自力式调压器，也可根据需求采用流量、压力调节阀；配有超压/欠压紧急切断阀、安全放散阀等安全保障措施。

*后环节是民用用户。提供给小区集中供热、饭店、家庭使用等。可选择的流量计为膜式燃气表(每户一表)。

城市天然气管网需用系统监视、控制和数据采集。管线网络的拓扑结构有树形、环形、星形等多种组合形式，整个过程检测和控制系统要根据工艺流程合理设计远距离终端装置，根据用户所需的天然气压力和流量调节整个系统平衡运行，保证及时准确地计量天然气各用户的用量。

五、天然气的流量计量交接体系

天然气必须经过多道工艺加工处理过程才能保证气体混合物的露点、水含量、热值含量、二氧化碳的*大允许浓度等满足技术规定，成为商品天然气后才能销售给天然气管道公司，再通过城市管网销售给各种用户。

天然气作为一种贸易商品，在气田的外输首站需要经商品计量交接给管道公司，管道公司将天然气输送到沿途各省(市)，其又分输给各省市的天然气公司，后者再将天然气销售给化肥厂、电厂、供热公司等用户。每一贸易交接过程都需要进行流量计量，而天然气的流量计量数据将作为财务结算的凭证，它具有科学性、准确性和公正性。目前，天然气贸易计量交接有以下3种体系:

(1)体积流量计量体系，以标准参比条件下的天然气体积量作为结算单位。

(2)质量流量计量体系，以天然气质量作为结算单位。

(3)能量流量计量体系，以天然气发热量作为结算单位，做到按质论价。现在国内一般以体积流量交接为主，但考虑到与国际接轨，按照供需双方意愿，有时也采用天然气能量计量交接(已经有国家标准)。

六、结束语

目前，我国天然气高压实流检定有3个国家授权站，开展高压天然气流量计的检定/校准工作。各个省级计量院、地市级计量所一般建有低压气体流量标准装置，可以开展低压流量检定/校准工作，保证了全国天然气流量量值的统一可靠。