刘健 罗洪宇
中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司输气管理处 成都市 610213
【摘要】数字式大气压计在天然气场站还未得到广泛应用，但采用将数字气压计与天然气计量系统有机结合的方法，使其能在天然气场站使用、方便安装拆卸和检定、实时有效的消除因大气压力变化对天然气计量带来的影响、提高天然气流量计量准确等级，是目前天然气计量适应现代计量数字化、智能化、准确化的必然发展趋势。本文主要浅显分析了大气压力值对天然气体积计量的影响、数字大气压计安装位置对采集大气压值的影响。
【关键词】 数字大气压计；大气压值；安装
1大气压力对天然气计量的影响
1.1大气压简介
大气压力是指在大气层中的物体受到大气自身重力，产生作用在物体上的压力（这里的压力是工程上的称呼，指垂直并均匀作用在单位面积上的力，物理学上称为“压强”）。JJF 1008-2008《压力计量名词术语及定义》中描述大气压力是“地球表面大气层空气柱重力所产生的压力”。
而大气压力的大小与海拔高度、大气温度、大气密度等有关，是实时变化的，一般的变化趋势为：大气压力随着海拔高度的增加而降低，随着大气温度的增高而降低，随着大气湿度的增加而增加。
1.2大气压力对天然气体积计量的影响
Pn =101.325kPa （1）
Pf=P表+Pa （2）
δPf=Δ/Pf*100 （3）
其中： Pf ——工作条件下的绝对静压力；
Pn ——标准参比条件下的绝对压力；
Pa ——当地大气压力值，单位为兆帕（MPa)；
P表 ——压力仪表测得表压力，单位为兆帕（MPa)
Δ——大气压变化量
δPf——大气压变化量对压力测量的影响
由上述公式可知，大气压力变化会导致参与天然气体积计量运算的工作条件下的绝对静压力发生变化，从而影响天然气体积流量测量结果。
同时，根据不同流量计的不同测量原理，大气压变化对流量测量的影响δQn不同。
速度式流量计（如超声、涡轮、旋进）、容积式（如罗茨），
Qn∝Pf，δQn≈δPf， （4）
差压式流量计（如高阀），
.png)
1.3目前大气压力测量方法及存在问题
目前大气压值的设定或获取主要有以下方式：
1、将大气压值人工赋一个固定值，即把大气压作为一个固定参数，人工输入计量系统参与计算，输入的固定大气压值加上测量的表压，作为天然气工况绝对压力。如差压式流量计（孔板）和部分超声波流量计就是采用的此种方法。
而大气压实际上随着海拔高度、季节、大气温度、大气密度的变化而变化；且不同的气体运行压力和不同的流量计测量原理，大气压值对计量的影响也不一样，故取固定大气压值参与计量会导致工况条件下的压力值测量存在偏差，直接影响流量计量的测量结果。
2、通过绝对压力仪表直接测量绝对压力，如大部分超声波流量计采用绝压变送器，涡轮、罗茨、旋进旋涡等流量计采用绝压传感器，直接测量绝对压力。
此种方法理论上可克服大气压力人工赋值的缺陷，但其主要存在问题有二，一是绝压变送器的检定不便，需要真空系统造负压及需要绝压标准器，目前无法在现场进行检定校准，只能将其拆卸下来送有能力的计量技术机构，若变送器较多的场站每次拆卸安装和运输工作量大，量传周期较长、成本较高；二是目前检校绝压变送器没有单独针对其大气压测量结果进行，而压力变送器的量程范围更广（单位为MPa），与大气压（单位为kPa）不在同一个量级，故绝压变送器中大气压值的测量准确度难以保证。因此在天然气计量站场现场推广使用绝对压力变送器实施难度较大，也不经济合理，且仍未彻底解决大气压值变化对天然气流量测量结果的影响。
3、采用数字大气压计进行在线实时测量，并将测量结果引入计算机计量系统参与运算。大气压计方便操作和检定；安装、拆卸方便；大气压力测量准确度比绝压变送器高，符合《JJG1084数字式气压计检定规程》《GB/T 18603 天然气计量系统技术要求》《GB/T21446用标准孔板流量计测量天然气流量》等检定规程、标准规范中对大气压计的计量性能要求。
综上所述，1、2两种测量方式都存在当地大气压变化按照公式（4）（5）对天然气体积计量的测量结果产生影响。第3种采用数字大气压计测量当地大气压力值，并将大气压的测量结果实时引入输气场站计量系统参与计算，能有效消除因大气压力变化引起压力测量误差导致对天然气流量测量准确度带来的影响，使天然气流量计量更科学、更准确、更可靠。
2数字大气压计的安装试验
由于数字大气压计仅在极少数场站参与了使用，目前大家还不了解其安装方式对大气压采集有无影响，因此笔者作了以下几类试验，为下一步推广使用提供技术支撑。
2.1大气压采集位置对测量数据的影响
由于压力变送器安装在工艺区，按理应将大气压计也安装在工艺区，才能直接采集最真实的大气压值。但由于目前的大气压计室外防风性能不够强、未做防爆认证，为符合安全要求，只能将大气压计安装在仪控间机柜内。由于仪控室内应保持环境温度和湿度在规定范围内，一般需关闭仪控间门；且为了防尘隔噪及安全，机柜门也保持在常关状态。因此用大气压计直接采集的机柜内大气压值和采集的通气管在室外大气压值，两者是不一致的。为确定哪种方式采集的数据更合理、准确，特此进行了分别室内、室外测量的大气压值数据对比。
对比结果：大气压计安装在室内的大气压值与安装在室外的大气压值相比偏低，分析其原因为机柜内更封闭，空气流动变差，且因设备发热，机柜温度较外界环境更高，因此在机柜内测得的大气压值偏低。
结论：为保证采集的大气压值更真实、准确、合理，原则上应采集室外的大气压数据，即将大气压计的通气管引到室外。同时，应避免将通气口安装在空调外机旁边，以免被空调外机的出风影响测量真实性。
除此之外，根据大气压计算公式，得知在海拨2000米以内,可近似认为每升高12米大气压降低133帕,即约1毫米汞柱。因此引压管安装在室外1米左右完全不影响大气压值采集。
2.2取压孔堵塞对采集大气压值的影响
大气压计的通气孔内设有防尘网，可以避免杂质进入仪表内部损坏仪表。因将气源管线延长至室外，受外界环境影响，可能会发生通气孔堵塞等情况，如小虫爬进通气孔、蜘蛛网堵塞通气孔等。因此人为将一台大气压计的气源管口堵塞（塞纸），与另一台气源管线畅通的大气压计同时进行大气压值采集，并分析对比，两台大气压计测量数据基本一致，可以认定为其偏差为不同大气压计的自身测量误差引起。
结论：除非将通气孔用胶等物体完全密封，其它堵塞情况不会对采集大气压值产生影响，因为蜘蛛网、飞虫、小石头等这类杂质不会将通气孔完全堵死，空气始终保持流通，仅需在日常巡检中作好日常清洁即可。
作者简介：刘健（1981-12），女，汉族，籍贯：成都市，当前职务：计量技术员，当前职称：副高级工程师，学历：大学，研究方向：天然气计量