色谱分析仪在天然气计量标准中的应用

杨 云

（浙江浙能天然气运行有限公司，浙江 杭州 310051）

前言

在天然气计量，尤其是大型天然气贸易计量工作中，天然气气相色谱分析仪器是必不可少的基本计量工具，这种仪器重点采取在线取样分析的途径，进一步获知天然气的构成、密度、压缩因子等指标数据，做好天然气计量工作，对整个天然气资源的应用问题都有着极为关键的意义。

1 天然气计量和色谱分析仪简述

天然气计量是天然气资源使用之前不可省略的步骤，必须在做好天然气资源计量工作基础上，才能更明确地计算出天然气资源的损耗程度及相关收益，进而展开资源经济性能分析。在天然气行业内，计量天然气一般依靠两种方式，即体积计量法、能量计量法，而气相色谱分析仪是操作过程中使用最为频繁的设备。色谱分析仪是对物质进行定性、定量分析的重要仪器，该仪器是通过色谱分析法的应用，对所研究物质进行物理、化学特性进行研究。一般而言，色谱分析仪由采样系统、检测系统、记录系统、数据处理系统、流动相控制系统以及温度控制系统组成。根据被检测物质本身形态上的差异，色谱分析仪又可以分成气相色谱分析仪、液相色谱分析仪、凝胶色谱分析仪三类。在经济快速发展的背景下，色谱分析仪在化学领域的运用极为广泛，气相色谱分析仪在天然气的定性分析工作中发挥着尤为重要的作用。气相色谱仪的原理主要是利用物质的沸点、极性及吸附性质的差异实现混合物的分离。待分析样品在气化室气化后被惰性气体带入色谱柱内，柱内含有液体或固体固定相，样品中各组分都倾向于在流动相和固定相之间形成分配或吸附平衡。随着载气的流动，样品组分在运动中进行反复多次的分配或吸附/解吸，在载气中分配浓度大的组分先流出色谱柱，而在固定相中分配浓度大的组分后流出。

2 色谱分析仪在天然气计量中的应用现状分析

因为国内的天然气行业萌芽较晚，色谱分析仪器的性能不够先进，对应的应用技术还处于不太成熟的状态。结合操作实际看，在天然气计量工作中，最终得到的数据结果会受各种要素的干扰，导致精确性不足。比如，在媒介的温度压力方面，天然气作为特殊的气体燃料，在使用时会直接受外界空气中的温度、压力、密度等环境因素影响，进而出现体积等方面的变化；而在利用色谱分析仪器进行计量时，如果操作环境中的气相条件无法达到基本的环境标准，就会导致天然气资源的计量工作受到不良影响。再者，色谱分析仪器本身也对现场的环境条件有一定要求，它要求天然气计量时环境的温度误差不能大于0.1℃，一旦温度误差过大，则可能引起测量结果上的巨大误差；如现场环境温度超出合理范围，则可能引发色谱分析仪器热胀冷缩现象，测量结果自然难以保证。客观环境条件难以完全改变，工作人员只能采取科学的技术手段来尽量控制误差，由此可见，色谱分析仪器的操作本身对技术人员的技术水平和综合能力有着严格要求，技术人员需要熟练驾驭技术，并对天然气测量的精度进行准确把握；而现实中，国内天然气计量领域对专业技术人员的需求极大，现有人才处于相对匮乏的状态。

3 完善色谱分析仪在天然气计量中的应用手段分析

3.1 在天然气计量过程中应该不断优化天然气计量仪器

在社会快速发展背景下，国内的天然气行业也实现了一定的进步，科技水平在不断提升，许多现代化的设备引入生产领域。为保证工作效率和质量，工作人员必须增强对科技的掌握程度，熟练运用各种先进仪器；同时运用相关技术，对天然气计量仪器进行充分的运用和持续的优化创新，弥补计量仪器固有的缺陷。在对色谱分析仪进行使用时，必须进行合理的技术运用、设备优化，并保证色谱分析测量仪器在较短时间内迅速完成自身问题检测，尽量降低误差。

3.2 加强对技术人员操作水平培训

员工的综合素质如何，是影响工作质量的基础要素之一，色谱分析仪器本身作为一种高精度的先进天然气测量仪器，工作人员必须具有一定的技术水平才能对其进行充分运用；加上仪器在长期的使用过程中会导致仪器本身受到一定的损伤，导致精准度下降，技术操作人员需要掌握一定的故障检测与机器维修技术。鉴于国内许多设备操作人员本身素质有限，天然气企业需要对技术人员进行定期培训，增强其能力。

3.3 借鉴国外先进经验

国内天然气行业起步晚、发展不够成熟是不争的事实，因此在整个技术测量和精度分析方面都存在巨大的提升空间。为加快国内天然气计量方法的改善速度，相关单位应该保持开放的态度，在现代化社会中不断加强国际交流，积极借鉴国外先进经验，从而确保系统的完整性。

3.4 加强环境控制

从上文可知，外部环境控制是影响仪器能否正常工作的重要条件之一，为确保计量工作顺利完成，工作人员需要对周围环境中空气温度、压力等加强控制，从而保证天然气计量的统一化和规范化操作，避免环境对仪器设备造成干扰并引起误差。

4 色谱分析仪的应用

在天然气输气管道中，色谱分析仪通常与流量计、温度仪表、压力仪表、流量计算机等组成计量系统，实现对天然气流量和热量的实时计量；流量计算机与流量计、色谱分析仪、压力温度变送器分别通过RS485协议和HART协议实现通讯。流量计算机与上位机（SCADA系统）采用RS232协议实现通讯。在色谱分析仪的长期使用中，会因磨损等问题导致机器性能下降，因此国家明确提出必须对分析仪进行定期检测的要求，规定检定周期为1年，每年检定人员都要到现场检查色谱的分离度、重复性、灵敏度、检测限、线性、基线漂移等指标，并用标气进行检定，以免出现设备故障。

结语

综上所述，加强对色谱分析仪在天然气计量标准中的应用问题的探讨，具有现实意义。工作人员需要明确天然气计量和色谱分析仪概念，同时了解色谱分析仪在天然气计量中的应用现状，通过在天然气计量过程中应该不断优化天然气计量仪器、加强对技术人员操作水平培训、借鉴国外先进经验、加强环境控制等手段，完善色谱分析仪在天然气计量中的应用。