4 測試過程和數(shù)據(jù)處理

4.1 離線標定結(jié)果

離線標定，由外滲式微量水標準發(fā)生裝置和精密分流濕度發(fā)生器產(chǎn)生恒定的標準濕氣，然后在常壓下通過分析儀讀出顯示的水含量值，然后與精密露點儀給出的濕氣標準值進行比較。

為了更加全面地了解露點儀的準確性，在分析儀量程的20％、30％、50％、80％附近選取了4種不同濃度的標準樣氣進行對比，結(jié)果如圖9所示。測量誤差最大為0.5％FS，線性擬合結(jié)果為y=0.9996x+0.3242，線性度R²=0.9999。

4.2 設(shè)備穩(wěn)定性測試

用分析儀量程的20％、30％、50％、80％附近的標準氣氣體進行儀器的穩(wěn)定性測試(時長：24h)，測試結(jié)果如圖10所示。

4.3 在線測量結(jié)果的重復(fù)性

測量結(jié)果的重復(fù)性是各種影響因素的綜合反映。影響測量結(jié)果重復(fù)性的因素包括所用的計量標準、配套儀器、環(huán)境條件以及實際被測量的隨機變化。重復(fù)性用實驗標準偏差s_r(y)，)定量表示，見式(4)。

式中：yⁱ為每次測量的測得值；n為測量次數(shù)；y^-為n次測量的算術(shù)平均值。

2018年2月27日，在榆濟管道公司齊河輸氣站開展了分析儀的重復(fù)性試驗。由于儀器測量速度為ls/次，因此在不同的時間段連續(xù)讀取了7次結(jié)果值作為重復(fù)性試驗數(shù)據(jù)，如表1所示。為了便于和冷鏡法露點數(shù)據(jù)比較，此處讀取了儀器的露點值，露點值由內(nèi)置軟件依據(jù)GB/T22634—2008《天然氣水含量與水露點之間的換算》得到。

4.4 與鏡面法露點儀的比對結(jié)果

與鏡面法露點儀的比對結(jié)果與鏡面法露點儀進行了測量比對。天然氣均由分離器前壓力表處引出，保證相同濕度的天然氣同時到達2臺儀器，壓力穩(wěn)定在5.4MPa，由于管道天然氣的流動性，測得結(jié)果是實時變化的，因此測得的結(jié)果不計算平均值，只比較差值。由于激光法露點儀測量速度為1s/次，鏡面法露點儀大約為10min/次；所以鏡面法測量出結(jié)果后，同時讀取一次激光法分析儀測量結(jié)果，結(jié)果見表2。

由表2可以知道，用激光法和鏡面法測得的露點溫度值的差值大于允許差值。誤差較大的原因主要有以下幾個方面：

1)冷卻鏡面法露點儀天然氣中露點溫度較低，單位時間內(nèi)鏡面上凝析的水量很小，如果冷卻過快，會導(dǎo)致在還沒有觀察到初露時，就已超過了實際的凝析溫度，從而產(chǎn)生誤差。

2)冷卻鏡面法露點儀在測定露點時，自然或偶然帶進樣品測定室的可溶于水的氣體，都會使所觀察到的露點與實際水蒸氣含量相對應(yīng)的露點有差異。

3)GB/T17283—2014《天然氣水露點的測定冷卻鏡面凝析濕度計法手動測量的冷卻鏡面法露點儀》指出，測量的準確度取決于烴的含量，在多數(shù)情況下，可以獲得±2℃的準確度。

4)激光法露點儀在現(xiàn)場沒有給予足夠的穩(wěn)定時間即開始測量，影響了測量的準確度，儀器說明書建議在線使用時初次安裝要有24h的穩(wěn)定時間。

5)激光法露點儀在現(xiàn)場投用前未進行校準，儀器測量示值未進行修正，導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差。

6)GB/T22634—2008《天然氣水含量與水露點之間的換算》規(guī)定，在-15～5℃的露點范圍內(nèi)，水含量換算為水露點的不確定度為±2℃，此次測量范圍超出國標規(guī)定，不確定度隨之增加。
以上原因?qū)е麓舜螠y量比對誤差較大。

5 結(jié)論

介紹了一種基于可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法的天然氣水露點在線分析系統(tǒng)，并進行了系統(tǒng)的離線和在線測試。測試結(jié)果表明，本文開發(fā)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜法在線分析儀，測量結(jié)果合理，測量精度較高(±0.5％Fs)，響應(yīng)速度能夠滿足絕大部分情況下的實時在線檢測的要求(1s)，并且具有維護成本低和操作方便簡單等優(yōu)點。

在線測量的結(jié)果表明：水露點在天然氣的輸送過程中濃度變化非常復(fù)雜，有必要推廣在線測量替代傳統(tǒng)的不連續(xù)分析，以提高天然氣輸送過程的經(jīng)濟性和安全性，加強生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理。測量結(jié)果為天然氣中水露點及水合物機理提供了翔實的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

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