基于可调谐半导体激光吸收光谱法测定天然气水露点技术研究（三）

4 测试过程和数据处理

4.1 离线标定结果

离线标定，由外渗式微量水标准发生装置和精密分流湿度发生器产生恒定的标准湿气，然后在常压下通过分析仪读出显示的水含量值，然后与精密露点仪给出的湿气标准值进行比较。

为了更加全面地了解露点仪的准确性，在分析仪量程的20％、30％、50％、80％附近选取了4种不同浓度的标准样气进行对比，结果如图9所示。测量误差最大为0.5％FS，线性拟合结果为y=0.9996x+0.3242，线性度R²=0.9999。

4.2 设备稳定性测试

用分析仪量程的20％、30％、50％、80％附近的标准气气体进行仪器的稳定性测试(时长：24h)，测试结果如图10所示。

4.3 在线测量结果的重复性

测量结果的重复性是各种影响因素的综合反映。影响测量结果重复性的因素包括所用的计量标准、配套仪器、环境条件以及实际被测量的随机变化。重复性用实验标准偏差s_r(y)，)定量表示，见式(4)。

式中：yⁱ为每次测量的测得值；n为测量次数；y^-为n次测量的算术平均值。

2018年2月27日，在榆济管道公司齐河输气站开展了分析仪的重复性试验。由于仪器测量速度为ls/次，因此在不同的时间段连续读取了7次结果值作为重复性试验数据，如表1所示。为了便于和冷镜法露点数据比较，此处读取了仪器的露点值，露点值由内置软件依据GB/T22634—2008《天然气水含量与水露点之间的换算》得到。

4.4 与镜面法露点仪的比对结果

与镜面法露点仪的比对结果与镜面法露点仪进行了测量比对。天然气均由分离器前压力表处引出，保证相同湿度的天然气同时到达2台仪器，压力稳定在5.4MPa，由于管道天然气的流动性，测得结果是实时变化的，因此测得的结果不计算平均值，只比较差值。由于激光法露点仪测量速度为1s/次，镜面法露点仪大约为10min/次；所以镜面法测量出结果后，同时读取一次激光法分析仪测量结果，结果见表2。

由表2可以知道，用激光法和镜面法测得的露点温度值的差值大于允许差值。误差较大的原因主要有以下几个方面：

1)冷却镜面法露点仪天然气中露点温度较低，单位时间内镜面上凝析的水量很小，如果冷却过快，会导致在还没有观察到初露时，就已超过了实际的凝析温度，从而产生误差。

2)冷却镜面法露点仪在测定露点时，自然或偶然带进样品测定室的可溶于水的气体，都会使所观察到的露点与实际水蒸气含量相对应的露点有差异。

3)GB/T17283—2014《天然气水露点的测定冷却镜面凝析湿度计法手动测量的冷却镜面法露点仪》指出，测量的准确度取决于烃的含量，在多数情况下，可以获得±2℃的准确度。

4)激光法露点仪在现场没有给予足够的稳定时间即开始测量，影响了测量的准确度，仪器说明书建议在线使用时初次安装要有24h的稳定时间。

5)激光法露点仪在现场投用前未进行校准，仪器测量示值未进行修正，导致测量结果存在误差。

6)GB/T22634—2008《天然气水含量与水露点之间的换算》规定，在-15～5℃的露点范围内，水含量换算为水露点的不确定度为±2℃，此次测量范围超出国标规定，不确定度随之增加。
以上原因导致此次测量比对误差较大。

5 结论

介绍了一种基于可调谐半导体激光吸收光谱法的天然气水露点在线分析系统，并进行了系统的离线和在线测试。测试结果表明，本文开发的可调谐半导体激光吸收光谱法在线分析仪，测量结果合理，测量精度较高(±0.5％Fs)，响应速度能够满足绝大部分情况下的实时在线检测的要求(1s)，并且具有维护成本低和操作方便简单等优点。

在线测量的结果表明：水露点在天然气的输送过程中浓度变化非常复杂，有必要推广在线测量替代传统的不连续分析，以提高天然气输送过程的经济性和安全性，加强生产过程中的质量管理。测量结果为天然气中水露点及水合物机理提供了翔实的基础数据。

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