煤層氣流量計三種選型

結合煤層氣介質的實際工況，對比了氣體計量常用的三種流量計：超聲波、渦輪、孔板節流裝置，并簡單闡述了各自的優缺點。

1、概述

隨著國內對煤層氣開采項目的日益重視，在標準《油氣集輸設計規范》（GB50350-2005）的設計要求規定下，本文章主要針對煤層氣集輸站場的一級計量系統的流量計量方式進行了對比，并闡述了各自的優缺點，使得相關工程中在流量計的選擇上做到技術、經濟合理、確保質量、安全使用。

2、計量規范、標準

2.1煤層氣輸量計量可分為三級：

1）一級計量——油氣田外輸氣的貿易交接計量；

2）二級計量——油氣田內部集氣過程的生產計量；

3）三級計量——油氣田內部生活計量。

2.2煤層氣輸量計量系統準確度的要求應根據計量等級確定：

一級計量系統準確度可根據煤層氣的輸量范圍不低于表2.1的規定，二級計量系統的zui大允許誤差應在±5.0%以內，三級計量系統的zui大允許誤差應在±7.0%以內。

2.3煤層氣一級計量系統的流量計及配套儀表，應按現行標準《天然氣計量系統技術要求》GB/T 18603的規定配置，配套儀表的準確度應按表2.2確定。天然氣二、三級計量系統配套儀表的準確度，可分別參照表2.2中B級和C級確定。

2.4煤層氣計量系統選用標準孔板節流裝置時，其設計、安裝和流量計算應符合現行標準《流量測量節流裝置 用孔板、噴嘴和文丘里管測量充滿圓管的流體流量》GB/T 2624的有關規定。對干氣的計量，其流量計算可按現行標準《天然氣流量的標準孔板計算方法》

SY/T 6143的規定進行。

當采用氣體超聲流量計測量煤層氣流量時，其設計、安裝和流量計算應符合現行標準《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》GB/T

18604的規定。

3、煤層氣流量計量比選

根據《天然氣計量系統技術要求》GB/T18603，煤層氣流量計量的標準參比條件溫度為20℃（熱力學溫度為293.15K）、壓力為

101.325kPa，天然氣計量單位以m3/h表示。

1）氣體渦輪流量計：由于煤層氣介質特殊，考慮到含有煤粉，對葉輪的損耗太大，導致使用壽命縮短，需要經常維護，所以對于煤層氣的流量計量，暫不考慮使用渦輪流量計。

2）超聲流量計：超聲波流量計與渦輪流量計性能大多相近，其憑借較大的量程比和對含有雜質氣體計量的適應性廣泛應用于氣體管道

（≥DN100）流量計量中。但超聲波流量計費用過高，對于煤層氣集輸工程來講，初期產能較低，使得對工程成本的控制尤為重要，相對來說超聲計量沒有較好的性價比。

但如果不考慮經濟因素，超聲波流量計以其更多的優勢作為煤層氣貿易計量的。

3）孔板節流裝置 孔板節流裝置為經典計量方法，如果可以提供足夠的直管段長度，配備高精度高性能的變送器，*可以滿足煤層氣貿易交接的計量要求。并且維護工作量較少，價格適中，十分適合煤層氣雜質多、對投資控制嚴格的計量要求。但由于孔板節流裝置的量程比較小，很難應對煤層氣集輸站場流量波動較大的情況，由此我們引出此種計量方式的升級產品——孔板閥。

4）孔板閥 孔板閥的計量原理同節流裝置是相同的，他們zui主要的區別在于孔板閥可在線更換孔板，可對流量范圍的較大波動及時做出調整。因此我們將通過真實案例，具體介紹一種針對流量范圍較大時，孔板閥的使用方案。

中國石油煤層氣公司所轄項目《鄂東煤層氣田保德區塊北部5億立方米產能建設工程》的集氣站煤層氣外輸計量管線中的氣體工況為:壓

力:XXX，溫度:XXX，流量范圍:5~100×104Nm3/h。經過計算，我們得到如下計量方案：DNXXX的孔板閥按照一開一備2路配置。我們可以根據計算出的BETA值（孔板的開孔與孔板直徑的比值），選用BETA值不同的多塊孔板進行配置，這里我們暫按照A、B、C、D四塊孔板配置。得到如下表格：

這樣四塊孔板就包含了3~110×104Nm3/h流量范圍內的所有值，然后正常情況下，一路配置較大的兩塊孔板C、D，另一路配置較小的兩塊孔板A、B，通過切換計量回路上的電動閥門來對較大較小流量進行選擇性計量，以減少單路孔板閥頻繁更換孔板的次數。當然，如果當前正在使用的一路計量出現故障，另一路亦可作為備用路進行計量。

煤層氣流量范圍的變化不可能時刻都有較大波動，所以不用擔心更換孔板和切換計量回路的次數過于頻繁。如果整個流量范圍的變化不大，*可以采用2塊孔板來代替4塊，這樣就更加方便了計量。

孔板閥相對來說更適合壓力較低的情況下使用，因為孔板閥的重點就是在線更換孔板功能，氣密性就成了zui重要的問題。所以在高壓的情況下，在線更換的安全問題就顯得更加重要，在高壓下進口設備整體來說要優于國產設備，但進口孔板閥的價格同超聲流量計相差無幾，因此在高壓情況下依然使用超聲計量的方式。

4、結束語

隨著計量技術的不斷發展，計量的各種技術已經十分成熟，因此在滿足精度及質量要求的前提下，價格和更好的適應惡劣工況成為計量選型的關鍵。目前大型工程中選用的計量裝置更多為進口產品，真心希望國產計量設備能夠更快更好的發展