渦輪流量計精度不確定性的因素

• 發布時間：2022-07-07

渦輪流量計準確度的不確定因素

渦輪流量計是目前廣泛使用的一種傳遞式流量計。在中國，只有一些固定的流量點按照檢定規程進行測試。但是在使用渦輪流量計時，使用的流量點和驗證的流量可能不一樣，即存在非定點使用的情況。

在甘肅省瓜州縣腰站子村，西氣東輸三線瓜州站完成最后一個接頭，這標志著西氣東輸三線西段全線貫通。西段工程建成投產后，中亞的天然氣和新疆的煤制天然氣將通過中衛站輸送到西氣東輸一二線、陜京系統、中貴線，長三角、珠三角、京津冀、川渝地區的億萬人民將因此受益。

中國西部的塔里木盆地和柴達木盆地蘊藏著8萬億立方米的天然氣資源，約占中國陸地天然氣資源的22%。2000年2月，國務院批準啟動“西氣東輸”工程，這是繼三峽工程之后的又一重大投資項目。西氣東輸工程是中國最長最大的天然氣管道。自東向西貫穿新疆、甘肅、寧夏、陜西、山西、河南、安徽、江蘇、上海，全長4200公里。

隨著西氣東輸工程的實施，長三角地區用氣量激增。為了提高天然氣計量的準確性，中石油于2000年開始在南京建設天然氣計量站。該站建成了完整的天然氣量值傳遞系統，包括MT一級標準裝置、音速噴嘴二級標準裝置和渦輪流量計 method工作標準裝置。2012年初，該站完成評標，正式開始工作。

天然氣計量站正式投入使用后，天然氣計量暴露出許多問題。與計量站合作多年的中國計量院熱工所流動室副研究員李春輝給出了解釋。首先，國內天然氣計量站原有標準裝置的不確定度水平與國外先進水平存在一定差距。“目前，德國物理技術研究所天然氣原標準的計量能力處于國際領先水平，其計量不確定度為0.06%；南京天然氣計量站MT法原始標準裝置的不確定度為0.10%。”測量不確定度水平對天然氣的運輸和消費有多大影響？李春輝算了一筆賬:“中國每年運輸和消耗的天然氣量超過1000億立方米。原裝置的測量不確定度直接影響用于貿易交接的流量計的準確度。測量不確定度每降低0.01%，就會對天然氣貿易產生上億的經濟影響。”因此，進一步研究MT法原始標準不確定度的影響因素，并在此基礎上提高整個天然氣計量系統的不確定度，具有重要的經濟和社會意義。

其次，隨著天然氣消費量的不斷增加，中石油已經在成都建立了天然氣計量站，中石化正在武漢建設天然氣計量站，中海油也準備建設自己的天然氣計量站。但由于缺乏對交接流量計的研究，國內天然氣計量站之間沒有計量比對，國內天然氣計量的量值沒有統一，容易造成天然氣計量的混亂，影響天然氣的交易和消費。

中國計量院作為國內計量研究的最高機構，從2012年開始與國內天然氣計量站合作，主要目的是解決上述兩個問題。

通過分析和實驗，李春輝和他的同事們確定了影響大地電磁法原始標準裝置不確定度的最大分量。“從現有的天然氣MT法原標準裝置的不確定度分析模型出發，重點減少占標準裝置不確定度很大一部分的浮力和時間測量不確定度分量。可以通過在稱重容器外部應用隔熱材料來減小浮力的影響；旁路管道上裝有高速壓力測量儀和調壓閥，旁路管道所需的壓力由調壓閥調節。基于高速壓力測量儀在進氣門開啟和關閉過程中采集的壓力數據，可以選擇合理的測量時間，使進氣門開啟和關閉時附加體積內的質量相同。這種方法不僅可以消除附加體積中的測量不確定度，還可以大大降低時間測量不確定度。”目前，根據中國計量院的研究成果，南京天然氣計量站正在進行相應的技術改造。建成后有望提高MT法原標準裝置的不確定度水平。成都天然氣計量站新建的MT法原標準裝置采用了相應的研究成果。

渦輪流量計是目前廣泛使用的一種傳遞式流量計。在中國，只有一些固定的流量點按照檢定規程進行測試。但是在使用渦輪流量計時，使用的流量點和驗證的流量可能不一樣，即存在非定點使用的情況。以往國內對渦輪流量計的性能評估多采用線性插值法，但由于該方法引入的不確定性較大，使得渦輪流量計的精度大大降低。“根據渦輪流量計在不同壓力下的測試結果，并基于國外同行的研究經驗，我們在國內首次采用曲線擬合的方法對其測量特性進行合理評估，提高了其準確性。”李春輝及其同事的研究成果有效地促進了國內天然氣價值觀的統一。

中國計量院與相關天然氣計量站的合作促進了我國現有MT天然氣流量一級標準裝置的水平，二級標準和工作標準領域的合作研究直接促進了現場工作流量計測量不確定度的降低，提高了我國天然氣流量量值傳遞水平和測量準確度。