浅谈压缩因子及其在燃气计量中的影响
管输天然气贸易计量中压缩因子的计算
管输天然气贸易计量中压缩因子的计算肖迪;巩大利【摘要】管输天然气的贸易结算经常采用体积计量和能量计量两种方式,压缩因子作为计算参数直接影响到计量准确度.国家标准GB/T 17747提供了天然气压缩因子的两种计算方法:摩尔组成法和物性值法.目前国内管输天然气压力普遍在6 MPa 以上、12 MPa以下,在这种工况条件下,物性值法计算压缩因子与摩尔组成法计算结果偏差比较大,尤其是非烃含量高(高含N2或CO2)的气体,采用物性值法更需慎重.在管输天然气贸易计量中,应采用适用范围更广,计算精度更高的摩尔组成法；物性值法是在现场增设在线物性参数测量仪器而采用的简单方法,此方法适用于无法得到气体组成且对计量准确度要求不高的情况.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2011(030)009【总页数】1页(P24)【关键词】天然气;压缩因子;摩尔组成法;物性值法【作者】肖迪;巩大利【作者单位】国家石油天然气大流量计量站;国家石油天然气大流量计量站【正文语种】中文近年来，我国天然气工业迅速发展，建设了一批管道工程项目，引进了多条跨国管道。
管输天然气的贸易结算经常采用体积计量和能量计量两种方式，压缩因子作为计算参数直接影响到计量准确度。
国家标准《天然气压缩因子的计算（GB/T17747-1999）》规定了天然气压缩因子的两种计算方法，通过对两种方法比较，可明确各自的适用范围，确保国家和企业的合法权益。
国家标准《天然气压缩因子的计算GB/T 17747）》提供了天然气的压缩因子的两种计算方法：摩尔组成法和物性值法。
摩尔组成法也叫详细特征法（源自AGA8-92DC），采用已知天然气的详细摩尔组成和相关压力、温度计算压缩因子；物性值法，又称为总体特征法（源自SGERG-88），通过获取天然气的高位发热量、相对密度、CO2含量和N2含量中任意3个变量作为输入变量的压缩因子计算方法。
利用物性值计算压缩因子时，GB/T 17747不推荐采用N2含量作为输入变量之一，只给出了前3个变量作为输入变量时的压缩因子计算方法。
天然气压缩因子的分析及其计算
天然气压缩因子的分析及其计算谢莉莉;刘劲松【摘要】根据天然气压缩因子的2种计算方法:用摩尔组成进行计算和用物怀值进行计算编制计算机程序,并运用此程序研究天然气压缩因子与温度、压力之间的关系.【期刊名称】《上海计量测试》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】4页(P27-30)【关键词】天然气;压缩因子;计算方法【作者】谢莉莉;刘劲松【作者单位】上海公正燃气计量站;上海公正燃气计量站【正文语种】中文0 引言天然气是重要的能源之一，随着天然气贸易量的增加，其流量计量越来越被人们重视。
在天然气流量计量中，天然气压缩因子是决定其准确与否的关键因素之一。
天然气压缩因子是实际气体状态采用理想气态方程时引入的偏差修正系数。
实际上，符合理想气态方程的理想气体是不存在的，实验表明，只有在低压高温下实际气体才可以近似被看作理想气体。
由于实际气体与理想气体的差异，使得对气体流量测量的准确性和可靠性难以评价，特别是低温、高压管道气体流量的测量，在这种情况下，管道中的被测介质就不能用理想气体状态方程进行描述。
在高压、低温下，任何气体理想状态方程都会出现明显的偏差，而且压力越高，温度越低，这种偏差就越大，因而需要引入一个压缩校正因子Z来修正气体的状态方程，如式（1）所示。
因此，天然气压缩因子Z在天然气这一重要能源计量中起着举足轻重的作用。
虽然GB/T 17747-1999《天然气压缩因子的计算》对天然气压缩因子进行了详细的描述，但是国内大部分是使用超压缩因子来计算天然气流量，对于压缩因子大多是文献上查得的或是通过图表获得。
若是用图表方式，则整个计算过程不仅费时费力，而且计算误差大，结果不准确。
而国外的进口流量计，像压缩因子等技术核心不公开，因此有必要编制一套计算程序来计算天然气压缩因子，确保天然气流量计量的准确性。
本文将介绍程序的编制简要以及运用该程序研究压缩因子与温度、压力之间的关系，并对两种方法进行比较。
1 计算程序编制天然气压缩因子的计算方法有2种：用天然气的摩尔组成进行计算和用天然气的物性值进行计算。
天然气计量影响因素定量分析
天然气计量影响因素定量分析摘要：随着各行各业对天然气的广泛使用，越来越多的需求及使用现状对流量计的要求也在逐渐变化。
因为气体自身所具有的可压缩性，所以其测量工作相比于液体测量工作更加困难，这就更加要求计量天然气的流量计仪器具备较高的准确性。
但目前国内测量天然气的流量计还存在有很多有待于解决的问题。
为此，本文着重探讨了天然气计量影响因素的定量分析方法，仅供参考。
关键词：天然气；计量；影响因素；定量分析1 引言随着人民生活水平的不断提高和对环境保护要求的日益严格，天然气已经成为部分城市的主导能源。
对城市燃气企业来说“计量就是计钱”，如何提高计量的准确性、降低供销差率是企业经营工作的一项重点内容。
基于这样的背景，本文对影响天然气计量的因素展开了分析。
2 当下天然气计量的现状作为一种高效、理想的清洁燃料以及优良的化工原料的天然气，对于它的流量计量成为目前天然气工业快速发展的重要影响因素,更是在使用天然气工程中急需解决的关键问题。
流量计量不仅仅是天然气买卖之间交易结算的重要方式,还是相关生产单位使用天然气效率的障眼法技术衡量标准。
流量计量对于企业生产以及经营管理更是日常进行的一项不可缺少的技术基础工作。
天然气计量准确无误不仅可以进行公平的交易结算,还能够对相关的生产工艺加以完善改进,保证生产出高质量的产品,使产品生产成本大大降低,以保障生产过程的安全性,进而在社会以及经济的层面上，改善效益。
3 影响天然气计量的主要因素本文主要分析几个影响天然气计量结果的主要因素，如下所示：3.1 介质压力、温度压力与温度的变化，容易引起天然气状态变化，气体体积在计量标准状态下，根据介质材料温度和压力，结合实际天然气运营情况，合理调谁天然气标准范围，可以有效降低计量偏差。
在北方，冬夏温差大，天然气流量计量误差范围3%一8%,倘若未制定介质压力和温度计量规范，燃气公司会有一定程度损失，对供气方不公平。
3.2 流量计仪表系数变化流量计的仪表系数是指测量介质的体积与测量部件产生信号的对应关系。
天然气计量中压缩因子的修正
表 1 天然气色谱分析数据 分析项目
结果
N2
CO2
CH4
C2H6
体积组成/%
C3H8 i-C4H10
n-C4
i-C5
n-C5
C6+ 相对分子质量
温度/K
压力/MPa
密度（20 益）（/ g·cm-3）
相对密度
高热值（20 益）（/ kJ·m-3）
工况下水露点/益
备注：密度及高热值均在 101.32 kPa 下测定
3.684 34.429 54.964 3.451 1.835 0.372 0.428 0.129 0.073 0.635 27.740
306 5.4 1.241 9 0.9611 2.716伊104 -12.8
第一作者简介：韩彬 男 1986 年生 硕士研究生 工程师 研究方向：石油化工设备
第6期
韩彬，等：天然气计量中压缩因子的修正
·19·
为பைடு நூலகம்便于计量，流量计读数一般通过内部组态
换算为标准参比条件下的数据进行输出，标准参比
条件规定为：绝对压力为 101.325 kPa，温度为 20
℃，干基[3]。标准参比条件下的瞬时体积流量按公式
关键词 天然气计量 超声流量计 压缩因子 中图分类号 TE 8
近年来，随着国家环保要求日趋严格，煤炭消耗 受到越来越多的限制，天然气在我国能源战略中的 地位逐步凸显，东海、南海的油气田项目逐渐增多。 由于海底地质情况复杂，生产中天然气组分和生产 工况与设计组分和设计工况会有较大差别，而平台 外输流量计则是依据设计组分和设计工况进行选型 安装的。这就造成了外输天然气计量出现问题，生产 方无法掌握可靠数据。
探讨影响天然气流量计量压缩因子的因素
探讨影响天然气流量计量压缩因子的因素作者：王军伟来源：《魅力中国》2018年第36期摘要：通过分析天然气流量计量原理，利用文献资料提供的实验数据，结合理论研究结论，得出天然气压缩因子的影响因素有：工况压力、温度及气体组份，定性并部分定量给出了这些因素对压缩因子及计量值的影响，探讨了天然气流量计量的最佳解决方案。
关键词：压缩因子；工况压力；工况温度；气体组份；计量误差（二）公司天然氣计量系统现状公司天然气计量采用差压式流量计，进行了工况温度、压力测量，流量计算机进行体积流量计算，没有配备组份分析仪表。
正常工作状态是：瞬时流量范围变化很小，工作绝对压力2.0MPa左右，通过调节基本稳定，工作温度四季变化范围为：（-10-30）℃，因温度、压力对压缩因子的影响量无法得到准确的计算数据，也未配备成分分析仪表，目前未对压缩因子进行修正，体积修正系数在流量计算机中设置为1。
（三）体积修正系数的影响量及误差分析从理论分析结论我们知道，影响天然气压缩因子的主要因素是：温度、压力、气体的成分变化。
下面着重分析这几方面对Z0/Z1的影响，同时给出Z0/Z1设置为1引起的测量结果误差。
1.天然气压力变化的影响因上文提到公司流量计工作压力受控，变化很小，对Z0/Z1影响较小。
2.天然气温度变化的影响我们首先假设天然气成份保持不变，分析温度变化的影响。
因操作压力能控制在2.0MPa 左右，当温度在（-10-30）℃范围内变化时，查文献资料2，下表1是某种组份天然气用SGERG-88方法计算出的温度与Z0/Z1之间的关系。
将Z0/Z1值代入公式（6）计算，温度变化对测量结果的影响可计算如下表2。
从表1、表2可见，当不考虑组份变化、压力变化、差压式流量计系统误差的影响，温度越低Z0/Z1越大，将Z0/Z1简单设为1时，测量值与理论值相对误差越大，在-10 ℃时达-2.78%，对于天然气计量影响很大。
3.天然气成份变化的影响假设工况压力、温度不变，天然气成份变化对压缩因子也有着不可忽略的影响。
天然气压缩因子的物理意义
天然气压缩因子的物理意义咱们来聊聊天然气压缩因子这个事儿。
你看啊，天然气在不同的条件下，它的表现就像一个调皮的小孩，有时候特别听话，有时候又有点任性。
这压缩因子呢，就像是这个调皮小孩的一个特性指标。
天然气压缩因子到底是啥呢？它呀，简单来说就是反映天然气偏离理想气体行为程度的一个数值。
这理想气体啊，就像是那种超级守规矩的模范生。
在理想世界里，气体分子之间没有什么相互作用力，分子本身也不占体积，就像一群小精灵，自由自在地飞来飞去，完全按照那些简单的气体定律行事。
可是呢，现实中的天然气可不是这样的模范生。
天然气分子之间是有相互作用力的，而且分子本身也占一定的体积。
这就好比一群小伙伴在一个房间里，他们之间有时候会互相拉扯（相互作用力），而且每个小伙伴自己还占一定的空间（分子体积），不能像那些理想的小精灵一样想怎么飞就怎么飞。
这时候压缩因子就登场了。
如果压缩因子等于1，那就说明这个天然气表现得就像理想气体一样乖巧。
但要是不等于1呢，就表示它开始调皮了，偏离了理想气体的行为模式。
你说这有啥用呢？这用处可大了去了。
比如说在天然气的储存和运输过程中。
我们得知道天然气到底会怎么个变化情况。
这就好比你要送一批特殊的货物（天然气）到远方。
你得知道这个货物在运输过程中会不会膨胀或者收缩得很厉害（因为压缩因子影响着天然气的体积等性质）。
如果不了解这个压缩因子，就像你不了解货物的特性就盲目运输，那可能就会出大问题。
可能本来设计好的储存罐或者运输管道，到时候因为天然气体积的意外变化，要么装不下，要么运输过程中压力出现问题。
这不是给自己找麻烦嘛？再打个比方，我们把天然气比作一群小蚂蚁。
理想气体的小蚂蚁就是那种特别听话的，让干啥就干啥。
可是实际的天然气小蚂蚁呢，有自己的想法。
压缩因子就是描述这些小蚂蚁到底有多不听话的一个指标。
在工业上，工程师们就像是指挥小蚂蚁干活的人。
他们要根据这个压缩因子，来合理安排天然气的各种处理过程，就像根据小蚂蚁的习性来安排工作任务一样。
天然气压缩因子及标准体积计算
天然气压缩因子及标准体积计算天然气压缩因子及标准体积计算导语：天然气是一种重要的能源资源，广泛应用于工业、民用和交通领域。
在储存和运输过程中，天然气往往会受到压缩或膨胀的影响。
为了更准确地计量天然气的数量，我们需要了解天然气压缩因子和标准体积的概念，并掌握相关的计算方法。
一、天然气压缩因子的概念天然气的体积与压力、温度以及成分有关，而天然气的压缩因子则是描述天然气体积变化的重要参数。
压缩因子是指实际天然气体积与理论天然气体积之间的比值。
天然气在不同压力和温度下的压缩因子是不同的，通常用Z表示。
当Z=1时，说明天然气符合理想状态，即PV=ZnRT，其中P是天然气的压力，V是天然气的体积，n是物质的摩尔数，R是气体常数，T是天然气的温度。
当Z小于1时，说明天然气存在压缩，体积变小；当Z大于1时，说明天然气存在膨胀，体积变大。
二、天然气压缩因子的计算方法天然气压缩因子的值受到很多因素的影响，如压力、温度、天然气的成分和田间条件等。
常见的计算方法有实验法和经验法。
实验法是通过实验测定压缩因子的值。
实验室通常使用高精度的实验装置，将天然气在不同压力和温度下进行测量，并计算出相应的压缩因子。
这种方法准确度高，但时间成本较高，不适合大规模应用。
经验法是通过统计数据建立的数学模型来计算压缩因子。
常用的经验法有很多，如Dranchuk-Abou-Kassem (DAK)模型、Peng-Robinson (PR)模型等。
这些模型基于一定的假设和实验数据，通过计算方程以及相似物性参数，预测天然气的压缩因子。
经验法计算速度较快，适用于大规模计算，但存在一定的误差。
三、标准体积的概念和计算标准体积是指天然气在标准条件下的体积，常用单位是立方米（m³）。
标准条件一般指标准大气压（101.325千帕）和摄氏度为15℃（或20℃）的状态。
天然气的实际体积与标准体积之间存在一定的关系，可以通过压缩因子进行计算。
标准体积与实际体积之间的关系可以用以下公式表示：V_std = V_actual * Z * (P_std / P_actual) * (T_actual / T_std)其中，V_std是标准体积，V_actual是实际体积，Z是压缩因子，P_std和P_actual分别是标准压力和实际压力，T_actual和T_std分别是实际温度和标准温度。
天然气流量计量中压缩因子影响探讨(油气计量论文)
编号：天然气流量计量压缩因子影响探讨张秋萍中国石化仪征化纤股份有限公司设备管理部联系电话：*************电子邮箱：************************二○一四年五月天然气流量计量压缩因子影响探讨张秋萍（仪征化纤股份有限公司设备管理部江苏仪征211900）摘要：通过分析天然气流量计量原理，利用文献资料提供的实验数据，结合理论研究结论，得出天然气压缩因子的影响因素有：工况压力、温度及气体组份，定性并部分定量给出了这些因素对压缩因子及计量值的影响,探讨了天然气流量计量的最佳解决方案。
关键词：压缩因子工况压力工况温度气体组份计量误差To investigate the influence of compressibility factor of naturalgas flow meteringZhang quipping(Equipment management department of Yizheng Chemical Fibre Co.，Ltd.，Yizheng Jiangsu211900)Abstract:Through the analysis of natural gas flow measurement principle, the experimental data provided by the literature, combined with the theoretical research conclusions, obtained the influencing factors of natural gas compression factor: working pressure, temperature and gas composition, qualitative and quantitative given the impact of these factors on the compression factor and the value of measurement, discusses the optimal solution of natural gas flow measurement.Keywords: compression factor working pressure working temperature gas composition measurement error.一、引言目前，国内天然气作为一种重要的清洁能源越来越多地被应用，管输天然气的贸易结算大都采用换算到标准状态（1个标准大气压、20℃）下的标况体积流量。
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浅谈压缩因子及其在燃气计量中的影响
Gas Compression Factor(气体压缩因子)
摘要：本文通过对压缩因子的介绍，浅要分析了其在燃气计算中的影响。
关键词：临界温度；临界压力；势能；动能；压缩因子；燃气计量
1 前言
随着燃气业的不断发展，工商业燃气用户也越来越多，特别是将来天然气在广东珠三角的推广将使珠三角燃气行业得到更迅猛的发展。
由于燃气公司与供应商，燃气公司与用户之间，都是存在经济的利益关系，因而在燃气计量上必然存在着或多或少的矛盾。
特别是大型工业用户与燃气公司的计量问题的更容易发生矛盾。
为了减少此类矛盾的激化，燃气公司在自身利益不受损害的情况下，都将会尽量减少计量上的误差，使两者的矛盾得到缓和。
因而燃气公司在计量上就应了解许多注意事项，其中压缩因子就是众多影响计量准确度的潜在因素之一。
2 压缩因子的产生及在计量上的影响
在实际的气体计量的过程中，气体状态方程：Z=PV／RT，压缩因子z在计算中引入了临界温度Tc和临界压力Pc两种参数，其中压缩因子Z=f(Pc，Tc)是随温度及压力而变化的(关系图l，2)，其中：临界温度指的是气体加压液化所允许的最高温度，一般分子间的引力越大对应的临界温度越高；如甲烷临界温度Tc为191．05K，丙烷临界温度Tc为368．85K；
临界压力指的是气体在临界温度时发生液化所需要的最小压力；如甲烷临界压力Pc为4．6407MPa，丙烷临界压力Pc为4.3975MPa；
在实际计算中，还要引入对比压力Pr和对比温度Tr，所谓的对比压力就是实际工作压力和临界压力Pc的比值，对比温度同理亦是实际工作温度和临界温度Tc的比值。
压缩因子的数值在不同温度压力下的也不是完全沿一个趋势变化的，如天然气是先随压力增大而变小，到达一定程度后又逐渐随压力增大而变大。
那为什么会出现这种情况呢?从微观上讲，这主要是由于分子间的作用力造成的。
一定温度下的气体在压力较小时，分子间的距离较大，分子间一般表现为引力，造成实际气体比理想气体更易于被压缩，但随着压力增加气体分子逐渐靠近，分子间的作用力表现为排斥力造成气体难于被压缩，进而形成压缩因子的数值上的变化，并且该数值随气体种类不同而不同。
根据气体压缩因子与对比温度及对比压力的曲线图可发现：在一般的计量工况下(温度小于50℃，压力小于10MPa)，天然气的压缩因子均大于液化石油气的压缩因子，亦是说气态液化石油气在该条件下体积受压缩因子的影响大于对气态天然气的体积的影响。
根据计算公式，V o=VPT o／(P o TZ)，液化石油气和天然气在同等工况下修正系数可通过计算得出：
例一：已知混合气体的容积成分为y C3H6=50％，
y C4H10=50％，压力为1．0MPa，温度为25℃的压缩因子。
解：
(1)标准状况下混合气体的密度：
ρo=1／100∑yiρi=0．01*(50*2．0102+50*2．703)=2．36kg／nm3
(2)混合气体的平均临界温度和临界压力：
丙烷：Tc=368．85K；Pc=4．3975MPa
正丁烷：Tc=425．95K；Pc=3．6173MPa
混合气体的平均临界温度和平均临界压力：
Tm·C=1／100*(50*368．85+50*425．95)=397．2K
Pm·C=1／100*(50*4．3975+50*3．6173)=4．0074MPa
(3)对比压力和对比温度：
Pr=P／Pm·c=(1+0．101325)／4．0074=0．28
Tr=T／Tm·C=(25+273．15)／397．2=0．7506
(4)通过图1—3可解得压缩因子：Z=0．67
例二：已知CH4，压力为1．0MPa，温度为25℃的压缩因子。
解：
(1)CH4气体的临界温度和临界压力：Tc=191．05K；Pc=4．6407MPa
(2)对比压力和对比温度：Pr=P／Pc=(1+0．101325)／4．6407=0．237
Tr=T／Tc=(25+273．15)／191．05=1．5606
(3)压缩因子：Z=0．98
通过初步计算在一定温度及压力范围内(如25℃，1．0MPa压力以下)，进一步的可得出液化石油气压缩因子相对小于天然气：
表1
2．4压缩因子在实际计量的应用
在实际计量中，如在0．1～0.3MPa，0～30℃的条件下压缩因子一般取0．998(在国内液化气槽船上的气体计量一般参照该数)，数值偏差相对较小，但也不可忽视，比如一年销售液化气为100000t，槽船运走气相估计约为2000t，压缩因子按0．998来计算，影响的偏差可达4吨，以3000元/t计，如不考虑压缩因
子的影响，偏差将达12000元之巨。
但通过本文以上计算不难发现，压缩因子取0．998其实只是个估算值，只有当燃气气体压力、温度到一定值时才能符合该数值要求。
在中高压的计量中为了考虑压缩因子、温度以及压力的影响，通常在中高压计量中引进了一种修正设备—体积温压修正仪。
该设备有如下几个功能：温度补偿，压力补偿，压缩因子的计算，记忆存储等。
具体计算原理为：先预先设置气体组成，然后通过温压信号、气体成分计算出压缩因子，最后通过气体状态方程计算出流量值，并直接显示计算结果进而达到商业计量的需要。
但这直接受生产单位的制造水平的影响(如信号输出及接收的准确率、频率，气体成分的设置，软件制造水平等等)。
在实际计量中影响因素还很多，如温度的大小，气体的各组份比例，气体压力的大小，煤气表的精度。
通常计量时最有争议的就是煤气表的精度问题。
3 结论
燃气计量关系到每个公司、个人的经济利益关系，为了更准确的计量，压缩因子是一项不可忽视的参数，这也是一般技术人员不大注意的一个参数，因而这需要每个燃气公司在计量中把握好技术关，了解影响燃气计量的综合因素，尽量做到客户满意，自己放心。