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天然氣流量計(jì)量是天然氣行業(yè)中關(guān)鍵的控制參數(shù)之一。由于天然氣存在壓縮性及可膨脹性，并且是一種混合物，組分復(fù)雜，天然氣流量的測(cè)量是一個(gè)綜合的導(dǎo)出量。因此，準(zhǔn)確地測(cè)量天然氣流量是整個(gè)流量測(cè)量專業(yè)中zui難的。通常天然氣流量計(jì)量?jī)x表均是先測(cè)量天然氣在工作狀況條件下的流量，然后依據(jù)天然氣的狀態(tài)方程換算為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量。由于天然氣組分、性質(zhì)的差異，天然氣壓縮因子的計(jì)算公式也不盡相同，因而針對(duì)特定的天然氣組分、性質(zhì)及各公式的適用條件，合理、科學(xué)地選用相應(yīng)的天然氣壓縮因子計(jì)算方法就成為計(jì)算天然氣流量的關(guān)鍵。基于天然氣流量計(jì)量?jī)x表的通用性，測(cè)量?jī)x表計(jì)算天然氣壓縮因子一般采用ＡＧＡ８—９２ＤＣ（國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的天然氣流量?jī)x表一般采用的是ＧＢ／Ｔ?。保罚罚矗罚病玻埃保薄短烊粴鈮嚎s因子的計(jì)算》，其實(shí)質(zhì)均來(lái)源于ＡＧＡ８—９２ＤＣ），但ＡＧＡ８—９２ＤＣ及ＧＢ／Ｔ?。保罚罚矗罚病玻埃保钡难芯繉?duì)象均為不含Ｈ２Ｓ的管輸天然氣，不適合礦場(chǎng)集輸?shù)母咚嵝蕴烊粴饬髁坑?jì)算。因此，為提高酸性天然氣流量計(jì)量的準(zhǔn)確性，有必要對(duì)現(xiàn)有的天然氣流量計(jì)量?jī)x表進(jìn)行系數(shù)修正。關(guān)于酸性天然氣壓縮因子的校正，組成校正的計(jì)算結(jié)果要比密度校正計(jì)算出的結(jié)果準(zhǔn)確，常用的非烴（含Ｈ２Ｓ及ＣＯ２）氣體校正的方法是由Ｗｉｃｈｅｓｔ和Ａｚｉｚ提出來(lái)的［２］，即采用Ｗｉｃｈｅｓｔ－Ａｚｉｚ的校正方法與天然氣壓縮因子標(biāo)準(zhǔn)圖版結(jié)合。由于標(biāo)準(zhǔn)圖版法計(jì)算天然氣壓縮因子是早期的一種手工計(jì)算方法，不僅準(zhǔn)確度低，而且極不方便，故在計(jì)算機(jī)非常普及的現(xiàn)在，如何利用Ｗｉｃｈｅｓｔ－Ａｚｉｚ的校正方法提高酸性天然氣壓縮因子的計(jì)算準(zhǔn)確度是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。通過(guò)查閱大量的參考文獻(xiàn)及分析，利用Ｗｉｃｈｅｓｔ－Ａｚｉｚ的校正方法與Ｂｕｍｅｔｔ關(guān)系式結(jié)合，很好地解決了高酸性天然氣壓縮因子的修正，從而進(jìn)一步推導(dǎo)出高酸性天然氣流量計(jì)量的修正系數(shù)。
１ 天然氣壓縮因子的計(jì)算方法
天然氣壓縮因子是對(duì)實(shí)際氣體特性偏離理想氣體定律的修正。計(jì)算天然氣壓縮因子的方法有許多，歸結(jié)起來(lái)主要分３類：①圖表法；②狀態(tài)方程法；③經(jīng)驗(yàn)公式法。
１．１ 圖表法
圖表法采用對(duì)比壓力和對(duì)比溫度查圖進(jìn)行計(jì)算天然氣壓縮因子，這是早期的一種經(jīng)典計(jì)算方法，主要就是采用Ｓｔａｎｄｉｎｇ－Ｋａｔｚ圖，利用對(duì)比狀態(tài)原理查圖可
得到對(duì)應(yīng)壓力、溫度狀態(tài)下的天然氣壓縮因子。
相關(guān)計(jì)算如下。
式中ｐ 為氣體的工作壓力，Ｐａ；ｐｃ為氣體的臨界壓力，Ｐａ；Ｔ 為氣體的工作溫度，Ｋ；Ｔｃ為氣體的臨界溫度，Ｋ；ｐｒ
為氣體的對(duì)比壓力；Ｔｒ?yàn)闅怏w的對(duì)比溫度。
天然氣的平均對(duì)比壓力（ｐ′ｒ）、平均對(duì)比溫度（Ｔ′ｒ）可由以下公式計(jì)算。
式中ｐ′ｃ為天然氣的平均臨界壓力，Ｐａ；ｐｃｉ為天然氣中組分ｉ 的臨界壓力，Ｐａ；Ｔ′ｃ為天然氣的平均臨界溫度，Ｋ；Ｔｃｉ為天然氣中組分ｉ 的臨界溫度，Ｋ；ｙｉ為天然氣中組分ｉ的摩爾分?jǐn)?shù)。
由天然氣的平均對(duì)比壓力（ｐ′ｒ）和平均對(duì)比溫度（Ｔ′ｒ）值，可通過(guò)查天然氣壓縮因子圖得出天然氣的壓縮因子（Ｚ）。
采用該標(biāo)準(zhǔn)圖版的方法適用條件是以ＣＨ４、Ｃ２Ｈ４為主要組成的貧天然氣［３］，計(jì)算的天然氣壓縮因子平均偏差約為３％，不適合Ｈ２Ｓ、ＣＯ２等非烴含量較高的酸性天然氣。
１．２ 狀態(tài)方程法
狀態(tài)方程法利用天然氣的摩爾組成進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算方法又稱ＡＧＡ８—９２ＤＣ計(jì)算方法，是標(biāo)準(zhǔn)化組織（ＩＳＯ）天然氣技術(shù)委員會(huì)推薦的２種狀態(tài)方程法之一，該
狀態(tài)方程源自美國(guó)天然氣協(xié)會(huì)的ＡＧＡ８報(bào)告，主要應(yīng)用于壓力為０～１２ＭＰａ和溫度－８～６５℃范圍內(nèi)的管輸天然氣［４］，計(jì)算不確定度約為０．１％。也可在更寬的壓力（０～２８０ＭＰａ）和溫度（－１３０～４００℃）范圍內(nèi)用于更寬組成范圍的氣體，但計(jì)算結(jié)果的不確定度會(huì)增加。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ／Ｔ １７７４７．２—２０１１《天然氣壓縮因子的計(jì)算》及大部分天然氣流量計(jì)量?jī)x表均采用該狀態(tài)方程法計(jì)算天然氣壓縮因子。
該計(jì)算方法需要對(duì)氣體進(jìn)行詳細(xì)的摩爾組成分析，但針對(duì)Ｈ２Ｓ和ＣＯ２組分，適用的濃度范圍為：Ｈ２Ｓ摩爾分?jǐn)?shù)為０～０．０２％，ＣＯ２摩爾分?jǐn)?shù)為０～３０％。因
此，該方法對(duì)于Ｈ２Ｓ含量比較高的酸性天然氣并不適合。
該狀態(tài)方程是擴(kuò)展的維利方程。
式中Ｚ 為天然氣壓縮因子；Ｂ 為第二維利系數(shù)；ρｍ為摩爾密度（單位體積的摩爾數(shù)）；ρｒ?yàn)閷?duì)比密度；ｂｎ、Ｃｎ、ｋｎ為常數(shù)；Ｃ＊ｎ為溫度與組成函數(shù)的系數(shù)；Ｋ 為混合物體積參數(shù)；Ｒ 為氣體摩爾常數(shù)。
１．３ 經(jīng)驗(yàn)公式法
?。拢酰恚澹簦絷P(guān)系式是依據(jù)ＡＧＡ８—９２ＤＣ提供的天然氣壓縮因子的值，擬合而得到的天然氣壓縮因子方程，采用該方法計(jì)算的天然氣壓縮因子與以ＡＧＡ８—９２ＤＣ計(jì)算的結(jié)果誤差小于０．３％。該方法適用溫度為－１２．２～９３．３℃，壓力為０～１３?。罚福梗叮耄校?，組分適用條件與ＡＧＡ８—９２ＤＣ法相同。因此，在遵循其適用條件下，應(yīng)用Ｂｕｍｅｔｔ關(guān)系式計(jì)算的天然氣壓縮因子替代ＡＧＡ８—９２ＤＣ計(jì)算的天然氣壓縮因子，在工程上是合適的。
公式如下：
１．４ 含有顯著量Ｈ２Ｓ和（或）ＣＯ２酸性天然氣壓縮因子的計(jì)算
酸性天然氣的壓縮因子和非酸性天然氣的壓縮因子有所不同,魏切特（Ｗｉｃｈｅｓｔ）和埃則茨（Ａｚｉｚ）提出了簡(jiǎn)易的校正方法，該方法也是ＧＰＳＡ（美國(guó)氣體加工與供應(yīng)者協(xié)會(huì)）推薦的校正方法，這個(gè)方法仍使用標(biāo)準(zhǔn)的天然氣壓縮因子圖，通過(guò)該法進(jìn)行校正，即使天然氣中酸氣總含量達(dá)到８０％，也可給出的天然氣壓
縮因子。
式中ε為平均臨界溫度的校正系數(shù)；Ｔ′ｃ為天然氣的平均臨界溫度，Ｋ；ｐ′ｃ為天然氣的平均臨界壓力，ＭＰａ；Ｔ″ｃ為校正后的天然氣的平均臨界溫度，Ｋ；ｐ″ｃ
為校正后的天然氣的平均臨界壓力，ＭＰａ；Ａ 為酸性天然氣中Ｈ２Ｓ和ＣＯ２的摩爾分?jǐn)?shù)之和；Ｄ 為天然氣中Ｈ２Ｓ的摩爾分?jǐn)?shù)。該校正方法的適用范圍為：壓力為０～１７
２４０ｋＰａ，組分（Ｈ２Ｓ＋ＣＯ２）的摩爾分?jǐn)?shù)不大于８０％。
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