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天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定及絕熱節(jié)流的溫降計(jì)算
1.1 中壓天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定
  國內(nèi)現(xiàn)有的天然氣實(shí)流標(biāo)定裝置有南京龍?zhí)秶沂吞烊粴獯罅髁坑?jì)量站等,南京國家站標(biāo)定壓力為4.5～9.6 MPa,主要解決“西氣東輸”主管道高壓管線上天然氣流量計(jì)的標(biāo)定,不負(fù)責(zé)解決一般城市管網(wǎng)所用中低壓等級(jí)流量計(jì)的標(biāo)定。各地區(qū)門站下方中壓天然氣流量計(jì)涉及貿(mào)易結(jié)算,屬于強(qiáng)制檢定范疇,需要保證流量
計(jì)長期的準(zhǔn)確、可靠及有效性。建立中壓天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定裝置時(shí),一方面要考慮標(biāo)定時(shí)進(jìn)口氣源的要求,需要選擇高壓、大流量的氣源;另一方面要考慮檢定后氣體排放的問題,需要天然氣能及時(shí)排放,不會(huì)引起積壓現(xiàn)象。因此,中壓天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定裝置適合建在地區(qū)門站處。例如,在上海建立建立(0.8～1.6)MPa的中壓天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定裝置,就可以選擇在上海各門站處,入口壓力多為(3.0～6.4)MPa。然而,由于門站天然氣壓力較高,例如上海門站入口壓力為(3.0～6.4)MPa,建立(0.8～1.6)MPa的中壓天然氣流量計(jì)實(shí)流標(biāo)定裝置,需要進(jìn)行調(diào)壓。高壓天然氣經(jīng)過調(diào)壓器時(shí),由于絕熱節(jié)流膨脹導(dǎo)致的焦耳-湯姆遜效應(yīng),天然氣會(huì)產(chǎn)生溫降,調(diào)壓器出口處天然氣溫度可能會(huì)降到0 ℃以下。當(dāng)溫度低于天然氣露點(diǎn)時(shí),會(huì)產(chǎn)生結(jié)露甚至結(jié)霜現(xiàn)象。溫度降低過大,會(huì)引起天然氣含水量的變化,天然氣含水量對(duì)流量計(jì)量精度有較大影響。而《渦輪流量計(jì)》(JJG 1037-2008)、《超聲流量計(jì)》(JJG 1030-2007)等檢定規(guī)程中要求:計(jì)量檢定用天然氣組分要相對(duì)穩(wěn)定;無游離水或油等雜質(zhì);在每個(gè)流量點(diǎn)的每一次檢定過程中,檢定用天然氣的溫度變化應(yīng)不能超過±0.5 ℃。
1.2 實(shí)流標(biāo)定中的絕熱節(jié)流的溫降計(jì)算
  天然氣絕熱節(jié)流的溫降計(jì)算中, 就需要計(jì)算焦耳—湯姆遜系數(shù), 其計(jì)算式為:

實(shí)際氣體狀態(tài)方程常用的計(jì)算方法包括: 改進(jìn)VDW、RK算法等。通常采用范得瓦爾方程(VDW)對(duì)其進(jìn)行描述,即:

  范德瓦爾方程雖是描述實(shí)際氣體的狀態(tài)方程, 但是大量的實(shí)踐證明其在定量上還不夠準(zhǔn)確,因此,根據(jù)已知的T、P來求得后再代入(3)式計(jì)算。
  壓縮因子Z的計(jì)算采用Dranchuk—Purvis—Robinson關(guān)聯(lián)式來確定,即:
  Uj的求解也可由VDW方程的修正式推出。VDW方程的修正式主要有RK(R edlich-Kwong)方程、SRK(Soave-Redlich-Kwong)方程、PR(Peng-Robinson)方程、SBWR ( Shoave-Bendict-Webb-Rubin)方程等。這些方程的計(jì)算精度都比較高,如RK方程:
2、計(jì)算結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)的對(duì)比
按著以上計(jì)算方法,對(duì)文獻(xiàn)[1]中杭州市北門站運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算,結(jié)果如表1所示。
由于實(shí)際運(yùn)行過程并非*絕熱節(jié)流過程,與理論計(jì)算數(shù)據(jù)不可能*相同。但表格數(shù)據(jù)表明天然氣經(jīng)高—中壓調(diào)壓器后,天然氣由于節(jié)流效應(yīng)而形成低溫,理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)是基本一致。
3、溫度調(diào)節(jié)控制
在高壓天然氣經(jīng)過相應(yīng)的調(diào)壓,將會(huì)引起焦耳-湯姆遜效應(yīng),但是為了滿足檢定規(guī)程中的一些要求,并且防止水化物的產(chǎn)生,同時(shí)還要保持住天然氣的溫度與實(shí)際工作溫度一致,就要減少工作中的溫度測量中所引起的測量誤差。故而,就要建立相應(yīng)的溫度調(diào)節(jié)控制方案,并采用相應(yīng)的加熱裝置對(duì)調(diào)壓器前部分管路或者調(diào)壓后部分管路進(jìn)行加熱,同時(shí)可以很好的控制住天然氣的溫度下降, 并有效的防止工作中所產(chǎn)生的冷凝液。
加熱系統(tǒng)控制的要準(zhǔn)確的計(jì)算天然氣所需要的熱量, 過低的熱量則達(dá)不到防止天然氣水化物的形成。在確定天然氣絕熱節(jié)流溫度降后,可根據(jù)檢定溫度的要求和天然氣流量,計(jì)算所需加熱功率,控制一定量天然氣進(jìn)行加熱。
以下是對(duì)調(diào)壓器前、后管道加熱兩種情況,根據(jù)檢定溫度的要求和天然氣流量, 分別計(jì)算所需加熱功率。

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