流量計:蒸汽流量計|污水流量計|明渠式流量計|電磁流量計|靶式流量計|渦街|渦輪|流量積算儀

精信測器

 

3.2.3  天然氣流量的測量

隨著全球環保實業的發展,天然氣的開發和利用越來越被人們所重視。天然氣作為清潔能源,在世界一次能源結構中的比重逐年上升。發達國家一般已達到30%~40%,而我國起步較晚,目前這一比例還不高。

我國是天然氣資源較豐富的國家之一,但天然氣的利用卻嚴重滯后,天然氣工業發展有著很大潛力,尤其是西氣東輸工程的建設,必將為我國經濟、社會很環境的協調發展產生強大的推動力。

(1)我國是天然氣計量的發展趨勢和主要方法 目前,國際天然氣貿易計量分為體積計量、質量計量和能量計量三種。工業發達國家質量計量和能量計量兩種方法都在使用。我國天然氣貿易計量是在法定要求的質量指標下以體積或能量的方法進行交接計量,目前基本上以體積計量為主。

按有關標準規定[10],天然氣的標準狀態體積流量qn以Nm3/s為單位,工作狀態體積流量qf以m3/s為單位;質量流量qm以kg/s為單位;能量流量以MJ/s為單位。

①天然氣標準體積流量計算。標準狀態體積流量qn計算式為

                qvn=qnf                     (3.38)

或               qvn=qm/ n                    (3.39)

式中  qvn――標準狀態體積流量,Nm3/s;

      qvf――工作狀態體積流量,m3/s,體積流量計實測值;

      qm――質量流量,kg/s,質量流量計實測值;

      ρf――工作狀態下的密度,kg/m3,實測或計算;

ρn――標準狀態下的密度,kg/m3,實測或計算。

天然氣在工作狀態下的密度ρf若用天然氣氣流絕對靜壓pf、熱力學溫度Tf和壓縮系數Zf進行計算,其公式為

                                 (3.40)

式中 Mm――天然氣的摩爾質量,kg/kmol,參照標準GB/T11062計算;

     Ra――通用氣體常數,MJ/(kmol·K),其值為0.000831448。

天然氣在工作狀態下的密度ρn的實用公式與式(3.40)相似,其中pf、Tf、Zf用標準狀態的 pn、Tn、Zn替代即可。

因此,天然氣標準體積流量qn的計算式還可寫成

                         qm=qvf         (3.41)

式中 qvf――含義同式(3.38);

      pf――工作狀態絕對壓力,MPa,壓力實測值;

      Tf――工作狀態熱力學溫度,K,溫度實測值;

      Zf――工作狀態下天然氣的壓縮系數,按SY/T6143標準A1.4條及公式(A8)計算(或按GB/T17747.1~3標準計算);

Pn――標準狀態絕對壓力,Mpa,其值為0.101325;

Tn――標準狀態熱力學溫度,K,其值為293.15;

Zn――標準狀態下天然氣的壓縮系數,按SY/T6143-1996標準公式(A8)計算或按GB/T17747.1~3標準計算)。

②天然氣質量流量計算。天然氣的質量流量計算式為

           qm=qvfрf                       (3.42)

式中  qm――天然氣的質量流量,kg/s,除由式(3.42)計算外,也可由質量流量計直接測量;

qvf――含義同式(3.38);

рf――含義同式(3.38)。

工作狀態下的天然氣密度рf可用氣體密度計在線進行天然氣氣流密度的實測,用實測值參與流量計算。如果用式(3.40)計算рf值,應有工作狀態下的絕對靜壓pf,熱力學溫度Tf和天然氣組分分析數據yi(組分摩爾分數),按相應的標準計算天然氣的摩爾質量Mm和壓縮系數Zf,最后才能計算出рf的值來。

③天然氣能量流量計算。天然氣的能量流量可以由標準體積流量或質量流量乘以發熱量Hs來計算。

以標準體積流量計算能量流量的計算式為

       En=qvnHsnv                         (3.43)

式中  En――天然氣的能量流量,MJ/s;

       qvn――天然氣的標準體積流量,由式(3.38)或式(3.41)所得結果;

       Hsnv――單位標準體積的高位發熱量,MJ/m3,實測或計算。

以質量流量計算能量流量的計算式為

                              En=qmHsnm          (3.44)

式中 En――含義同式(3.43);

      qm――天然氣的質量流量,由式(3.42)所得結果;

      Hsnm――單位質量的高位發熱量,MJ/s,實測或計算。

④發熱量測量。天然氣發熱量可采用直接或間接的測量方法獲得。對于管網系統,當使用直接測量不經濟時,其結算用的發熱量也可以用計算方法獲得。兩種方法都有在線和離線兩種方式。

a.直接測量法。直接測量法可按GB12206標準的要求進行。是采用水流式熱量計,由水流量穩定調節、天然氣流量穩定調節和測量、水溫氣溫測量、氣體燃燒和水計量五部分組成。儀器的具體操作方法修正系數計算請參閱GB12206-1998《天然氣發熱量、密度、相對密度和沃泊指數的計算方法》。

b.間接測量法。間接測量法是采用GB/T11062標準規定的方法測量天然氣的發熱量,它是基于對天然氣組分進行全分析,然后進行計算,各組分含量同各自發熱量的乘機之代數和即為天然氣的發熱量。組分分析一般采用氣相色譜法,具體操作方法請參閱GB/T13610-1992《天然氣的組成分析——氣相色譜法》。

⑤ 密度測量。天然氣密度可以用天然氣密度計在線直接測量,也可離線間接測量。

a.在線密度測量。在線密度測量是為了求得流過流量計的天然氣質量流量。如果要求得到天然氣的標準體積流量,還需得到標準狀態下的天然氣密度。

對于孔板流量計而言,若在密度計的樣氣從上游取壓孔取出,樣氣流入在線密度計,它應以特別低的流速流入,并保證對壓力和差壓的測量沒有影響。

除旋轉式容積流量計以外的其他流量計,在線密度計宜安裝在流量計下游,以避免流量計入口速度分布被干擾。

從取樣口到在線密度計之間的連接管線應盡量短、連接件、管線應絕熱保溫,以減小環境溫度對取樣氣的影響。

為確保在線密度計所測密度值與流經流量計的密度值相同,應將密度傳感器的露出部分和流量計的上、下游適當長度的管路進行隔熱。

在線密度計應有樣氣溫度測量,當樣氣溫度同主管道中天然氣溫度有差異時,應該用修正值進行補償。

b.離線密度計算。在計量站取樣口取出有代表性的樣氣,采用氣相色譜儀分析出天然氣的全組分分析數據,測量出主管道內天然氣靜壓力和流體溫度,然后按式(3.40)計算工作狀態下的流體密度。其中摩爾質量Mm按標準GB/T11602計算得到;工作狀態下壓縮系數Zf按標準SY/T6143-1996A1.4條及公式(A8)計算。

⑥幾種天然氣常用流量計選型指南。不同的準確度要求和不同的使用條件,天然氣流量測量可有多種儀表可選,應綜合考慮其準確性、可靠性、安全性及經濟性等因素后確定,過分追求高準確度會增加不合理的費用。表3.5所列是幾種天然氣常用流量計選型指南。

表3.5天然氣常用流量計選型指南

應用因素

旋轉式容積流量計

渦輪流量計

渦街流量計

超聲流量計

孔板流量計

操作條件下的氣體密度

危險增大

最小流量隨密度增加而變得更低

最小流量隨密度增加而變得更低

在規定密度范圍內不受影響

決定測量結果

氣中夾帶固體

可能堵塞葉輪,需要過濾器

可能有沉積物,葉片可能受損可能影響旋轉,需要過濾器

可能有沉積物,非流線體可能受侵蝕,需要過濾器

一般不受影響,如果傳感器孔被污垢堵塞,流量計功能會受到影響,建議增加過濾器

可能有侵蝕和沉積物,需要過濾器

氣中夾帶液體

可能有腐蝕。結垢、結構材料會受影響

可能有腐蝕,結垢,潤滑油被稀釋,轉子出現不平衡

測量導管內可能有液體沉積物,這會影響計量值

可能變壞的信噪比會影響功能,如果傳感器孔受阻,流量計功能會受影響

由流量計腐蝕引起的磨損會造成流量誤差,孔板端面和孔板取壓孔內有沉積物會影響準確度

壓力和流量變化

突然變化會造成損壞。因為葉輪的慣性,流量的突變會致使上游或下游管道內壓力時高時低

壓力突變可能造成損壞

不會造成損壞,但可能造成計量誤差

壓力突變會造成超聲換能器損壞

壓力突變會造成損壞

脈動流

不受影響

流量快速的周期變化會使測量結果過高,影響取決于測量變化的頻率和幅度,氣體的密度和葉輪的慣性

準確度受影響。影響的程度取決于流量變化的頻率和幅度

只要脈動的周期大于流量計的采樣周期,就不會受影響

準確度取決于儀表響應速度。準確度要受影響

允許誤差范圍內典型的量程比

30∶1

30∶1,密度越高,流量比越大

30∶1

30∶1

10∶1,如果采用雙量程差壓計

過載流動

可短時間過載

可短時間過載

可過載

可過載

可過載至孔板上的允許壓差

增大公稱設計能力

增大最大流量需要加大流量計,或增加氣路,或提高壓力

增大最大流量需要加大孔板流量計內徑,或增加氣路,或提高壓力

供氣安全性

流量計故障可能中斷供氣

流量計故障不造成影響

流量計及其管道所需配管設置要求

對上下游管道無特殊要求,遵照制造廠的說明,為保證連續供氣需加旁通

上下游需直管段長度,長度根據適用標準的安裝說明而定

根據GB/T18604,上下游需直管段長度

依據SY/T6143,上下游需直管段長度

典型直管長度:

上游

下游

4D

2D

5D

2D

20D

5D

(依據配置)

10D

3D

(依據配置)

30D

7D

                 

注:1.流量計最初用的型號過大會影響小流量的測量準確度。

    2.D為流量計內徑。

(2)標準孔板差壓式流量計方法  標準孔板差壓式流量計已經成為全世界最主要的天然氣流量計,目前在國外約占60%,在國內占90%。幾十年來AGA Report No.8總結了幾十項針對天然氣計量的專項研究和實踐應用,在量的基礎上產生了質的飛躍,其標志就是標準化,即使用標準孔板流量計,可以無須實流校準而確定信號(差壓)與流量的關系,并估算其測量誤差,目前在全部流量計中是惟一達到此標準的。為了消除自身存在的輸出信號為模擬信號、重復性不高、范圍度窄、壓損大等重大缺點,采用了微電子技術、計算機技術、定值節流件和標準噴嘴等技術裝置,使其技術水平有了進一步提高。

① 流量計計算方法。用來測量天然氣流量的標準孔板流量計,就其結構和基本計算公式來說,同測量一般氣體的孔板流量計并無二致,有差異的僅僅是計算基本公式中的關鍵變量工作狀態下流體密度ρ時,針對天然氣的特性有一些專用的方法。AGA Report No.3 (1990~1992年第3版)《天然氣流體計量同心直角邊孔板流量計》提供了實用方法。1992年11樂美國煤氣協會出版了AGA Peport No.8《天然氣及其他烴類氣體的壓縮因子》(第2版),提供了確定壓縮因子的詳細方法。我國在GB/T2624-1993的基礎上,參考了這兩個報告制訂了行業標準SY/T6143-1996《天然氣流量的標準孔板計量方法》。

GB/T2624-1993中給出的質量流量同差壓的關系如式(3.1)所示,由于標準孔板計量方法中規定,采用標準狀態的體積流量qvn計量天然氣,其計算式為

qvn=                                  (3.45)

式中  n——天然氣在標準狀態下的密度,kg/m3。

將式(3.45)整理后代入式(3.1)得出標準體積流量qvn計算的基本公式為

  qvn=             (3.46)

式中 ρ1——天然氣在流動狀態下上游取壓口處的密度,kg/m3。

 根據[10]

                                 (3.47)

                                      (3.48)

式中  Gr——標準狀態下的天然氣真實相對密度;

      Za——干空氣在標準狀態下的壓縮因子;

      Zn——天然氣在標準狀態下的壓縮因子;

      Ma——干空氣的相對分子質量;

      R——通用氣體常數。

聯解式(3.46)、式(3.47)和式(3.48),整理得到天然氣標準體積流量計算的實用公式:

            qvn=AsCEd2FG                  (3.49)

式中  qvn——標準狀態下天然氣體積流量,m3/s;

      As——秒計量系數,視計量單位而定,此式As=3.1794 10-6;

      C——流出系數;

       E——漸進速度系數,E=1/ ;

       d——孔板開孔直徑,mm;

        FG——相對密度系數;

       1——可膨脹性系數;

        FZ——超壓縮因子;

        FT——流動溫度系數;

        P1——孔板上游取壓口流體絕對靜壓Mpa;

        p——氣體流經孔板時產生的差壓,Pa;

② 系數參數確定

  a. 相對密度系數FG。該系數是在天然氣流量實用方程推導過程中定義的一個系數,其值按下式計算:

           FG=                              (3.50)

其實相對密度Gr按SY /T6143A1.4確定。

b.天然氣超壓縮因子FZ。天然氣超壓縮因子是因天然氣特性偏離理想氣體定律而導出的修正系數,其定義式為

         FZ=                                (3.51)

式中   Zn——天然氣在標準狀態下的壓縮因子;

       Zf——天然氣在流動狀態下的壓縮因子。

FZ值按SY/T6143A1.4確定。

c.流動溫度系數FT。流動溫度系數FT是因天然氣流經節流裝置時,氣流的平均熱力學溫度T偏離標準狀態熱力學溫度(293.15K)而導出的修正系數,其值按下式計算:

            FT=                              (3.52)

式中  T=t+273.15;

t——為天然氣流過節流裝置時實測的氣流溫度,℃。

③ 天然氣流量計算實例(孔板開孔直徑設計計算)詳見本章3.8節。

(3)氣體渦輪流量計方法  氣體渦輪流量計是僅次于孔板流量計的被廣泛用于天然氣流量測量的儀表,在美國、歐洲等地區已廣泛使用。荷蘭在天然氣管道上采用2600多臺各種尺寸、壓力從0.8~6.5Mpa的氣體渦輪流量計,其試驗研究成果已列入國際標準或國家的技術標準規范中。

氣體渦輪流量計的優點是結構簡單,安裝方便;外形尺寸相對較;精確度高‘重復性好;范圍度寬可達到15∶1~25∶1,在高壓輸氣的情況下,范圍度還可增大;其輸出為脈沖頻率信號,因此在同可編程流量顯示表配用時,容易得到較低的系統不確定度。近幾年來,國內已有不少儀表廠生產這種儀表,并在油氣田推廣應用。

其不足之處是渦輪高速轉動,軸承與軸之間機械摩擦,壽命不很長,因此應注意潤滑,可利用制造廠所提供的潤滑手段,定期補給潤滑油。

另外,高速流動的氣體中如果含有較大的固體顆粒,很容易將渦輪葉片打壞,因此,渦輪流量計前的管道上應加裝過濾器。

儀表投運步驟:如果計量回路裝有旁通閥,應先開足旁通閥,然后開足上游切斷閥,在緩慢開啟下游切斷閥,最后緩慢關閉旁通閥;如果計量回路沒有安裝旁通閥,則應先開足上游切斷閥,然后緩慢開啟下游切斷閥,防止渦輪受高速氣流沖擊而損壞。

(4)氣體超聲流量計方法  用聲學測量技術測量流體流量已有約40年的歷史,特別是20世紀90年代以來,隨著高速數字信號處理技術和先進的壓電陶瓷技術的發展,用氣體超聲流量計策聯國天然氣流量的技術取得了突破性發展。由于具有高技術的氣體超聲流量計具有測量范圍寬、測量準確度高、無壓損及可動部件、安裝使用費用低等諸多優點,它以被歐美等國幾百家用戶用于天然氣貿易計量。至今已有美國、荷蘭、英國、德國等12個國家的政府批準氣體超聲流量計作為法定計量器具。美國煤氣協會已于1998年6月發布了AGA Re-port No.9《用多聲道超聲流量計測量天然氣流量》。我國主要參考了該報告,并參考了ISO/TR 12765《用時間傳播法超聲流量計測量封閉管道內的流體流量》,制訂了相應的標準GB/T18604-2001《用氣體超聲流量計測量天然氣流量》。

① 基本原理。用來測量天然氣流量的超聲流量計一般是自帶測量管段的由超聲換能器等構成的時差法流量計量器具,換能器一般沿管壁安裝,且直接同流體接觸,由一個換能器發射的超聲波脈沖被另一個換能器所接收,反之亦然。圖3.22所示為Txl和Tx2兩個換能器的簡化幾何關系,聲道與管道線間的夾角為, ,管徑為D。某些儀表中采用了反射聲道,此時聲波脈沖在管壁上經一次或多次反射。

  

圖3.22氣體超聲流量測量的簡化幾何關系

  超聲脈沖穿過管道如同渡船河流。如果沒有流動,聲波將以相同速度向兩個方向傳播,當管道中的氣體流速不為零時,沿氣流方向順流傳播的脈沖將加快速度,而逆流傳播的脈沖速度緩慢。因此,相對于沒有氣流的情況,順流傳播的時間tD將縮短,逆流傳播的時間tU會增長,根據這兩個傳播時間,就可以計算測得流速。這就是時差法超聲流量的基本原理。

  在圖3.22中,有下面的關系式成立,即

                 tD=                                (3.53)

                 tU=                                (3.54)

將式(3.53)和式(3.54)聯立并解之得

                      vm=                       (3.55)

式中  L——超聲在換能器之間傳播路徑長度,m;

      X——聲道長度在管軸線的平行線上的投影長度,m;

tD、tU——超聲順流傳播時間和逆流傳播時間,s;

       c——超聲在靜止流體中的傳播速度,m/s;

       vm——流體通過換能器之間聲道上平均流速,m/s;

其實,式(3.55)計算得到的流速還只是沿聲道方向流體速度的平均值。而用戶想知道的是管道橫截面上的平均流速v,由vm計算v一般引入一個速度分布校準系數kc,即

         v=kcvm

式中 v——管道橫截面上的平均流速;

     kc——流速分布校準系數;

     vm——含義同式(3.55)

kc的數值主要取決于流體的雷諾數。如果聲道在通過管道軸線的平面內,則由下式給出kc的一個近似值[11],即

                    kc                  (3.57)

對于充分發展的紊流,如果聲道不在通過管道軸線的平面內(即傾斜的弦線),則kc系數及它與雷諾數的關系都將不同。在多聲道流量計中,這種情況是常見的,因為換能器有多種布置形式,聲道可以相互平行,也可能是其他取向。流量計可以沿兩個或多個傾斜弦線直接傳播聲波和經反射傳播聲波。用于將各個聲道的測量值合成為平均流速的方法也隨流量計的特定結構而變化。

②流量測量準確度

a.氣體超聲流量計的測量準確度受下列諸因素的影響:流量計殼體幾何尺寸和超聲傳感器位置的參數的準確性;流量計所采用的積分計算;速度分布剖面的質量、氣流的脈動程度和氣體的均勻性;傳播時間測量的準確度。傳播時間測量的準確度又取決于電子時鐘的穩定性、對聲脈沖波參考位置檢測的一致性及對電子元件和傳感器信號滯后的適當補償。

對于每一尺寸結構的氣體超聲流量計,制造廠家應規定流量界限值,即最小流量qmin、轉換點流量qt和最大流量qmax,而且在不同的流量區間進行任何校準系數調整之前,測量性能應滿足下列要求。

重復性: 0.2%                qt≤q≤qmax   (q為被測流量,下同。)

        0.4%                qmin≤q≤qt

分辨率:0.001m/s

速率采樣間隔:≤1s

最大峰間誤差(見圖3.23):0.7%,qt≤q≤qmax

零流量讀數(對于每一聲道):<12mm/s

氣體超聲流量計的準確度不僅同流速有關,而且同儀表口徑有關。對于小口徑儀表,由于聲道長度較短,在紊流氣體中測量聲波傳播時間比較困難,因此小口徑氣體超聲流量計的準確度較難提高。 

b.大口徑流量計的準確度。在進行任何校準系數調整之前,口徑等于或大于300mm的多聲道氣體超聲流量計應當滿足下列測量準確度要求(見圖3.23)。

最大誤差: 0.7%                      qt≤q≤qmax

         1.4%                       qmin≤q≤qt

c.小口徑流量計的準確度。在進行任何校準系數調整之前,口徑小于300mm的多聲道氣體超聲流量計應滿足下列測量準確度要求(見圖3.23)。

圖3.23多聲道氣體超聲流量計測量性能要求匯總

最大誤差: 1.0%         qt≤q≤qmax

           1.4%         qmin≤q≤qt

d.雙向測量的準確度。氣體超聲流量計具有雙向測量能力,而且雙向測量的準確度相同。

③ 儀表的使用

a.適用范圍。氣體超聲流量計適用于DN≥100mm、p≥0.3MPa(表壓)的生產裝置、輸氣管線、儲藏設施、配氣系統和大用戶終端計量站中的天然氣計量。

b.天然氣氣質要求。流量計所測量的天然氣組分一般應在GB/T17747和GB17820所規定的范圍內;天然氣的真實相對密度為0.55~0.8。

在可衰減聲波的CO2含量超過10%,或在接近天然氣混合物臨界密度的條件下工作,或總含硫超過460mg/m3(包括硫醇、H2S和元素硫)的情況下,用戶應向制造廠提出相應的專門要求。

c.測量管內附著物的處理。正常輸氣工況下在流量計測量管內的附著物(如凝析液或帶有加工雜質的油品殘留物、灰和砂等)會減少流量計的流通面積,影響計量準確度。同時附著物還會阻礙或衰減超聲傳感器發射和接收超聲信號,或者影響超聲信號在流量計測量管內壁的發射,因此流量計測量管應定期檢查、清洗。

④ 儀表的安裝

a.避開振動環境。氣體超聲流量計的安裝應盡可能避開振動環境,特別要避開可能引起信號處理單元、超聲換能器等部件發生共振的環境。

b.避免聲學噪聲干擾。來自被測介質內部的噪聲可能會對氣體超聲流量計的準確測量帶來不利影響。在設計及安裝過程中應讓氣體超聲流量計盡可能遠離噪聲源或采取措施消除噪聲干擾。

c.氣體過濾。在氣質較臟的場合,可在流量計的上游安裝效果良好的氣體過濾器。過濾器的結構和尺寸應能夠保證在最大流量下產生盡可能小的壓力損失和流態改變。在使用過程中,應監測過濾器的差壓,定期進行污物排放和清洗,確保過濾器在良好的狀態下工作。

d.雙向應用的配管。如果所使用的氣體超聲流量計具有雙向流測量功能,并且也準備將其應用于這種測量場合,那么在設計安裝時,流量計的兩端都應視為上游,即下游的管道配置形式及相關技術要求應與上游一致,并符合直管段等要求。

⑤ 組態和維護軟件。流量計應具有對信號處理單元(轉換器)進行就地和遙控組態及監控流量計運行的能力,該軟件至少應當顯示和記錄下列數據:瞬時流量?軸向平均流速、平均聲速、沿每一聲道的聲速和每一超聲換能器所接受的聲波信號的質量。

⑥ 報警功能。流量計應能以失效安全型、干繼電器接點或與地隔離的無源固態開關的形式提供下述報警狀態輸出,以便及時采取應急措施。

a.     輸出失效:當在管輸條件下指示的流量無效時。

b.       故障狀態:當若干個監視參數中的任一個在相當的一段時間內超出了正常工作范圍。

c.部分失效:當多路聲道的一個或多個無法使用時。

⑦ 零流量檢驗測試。每臺流量計都應進行零流量檢驗測試,并遵循以下步驟,

a.在流量計兩端裝上盲板后,用抽吸或置換的方法將流量測量管內的所有空氣排出,壓進聲速已知的純氣體(通常為氮氣)或混合氣體,在這個測量腔內保持零流量。

b.從測試開始,氣體的壓力和溫度應保持穩定。在零流量時,信號的順流傳播時間tD和逆流傳播時間tU應是相等的,即

            tD=tU=                    (3.58)

⑧ 實流校準

a.       校準應測試下列流量點:qmin、0.10qmax、0.25qmax、0.40qmax、0.70qmax和qmax。

b.       實流校準應在用戶平均操作條件的氣體溫度、壓力和密度下進行。校準時應考慮標準裝置的不確定度對測試結果不確定度的合成。

c.       在實流校準測試時,每個流量點至少測試3次,每次數據采集時間不得小于100s,一般為200s,并取3次平均值,在流量下限部分,測試可增加到5~10次。

d.       校準完畢,可根據各流量實驗點的誤差計算校正值,并采用合適的誤差修正方法予以修正。

⑨ 現場驗證測試要求。氣體超聲流量計一般都有豐富的的自診斷功能,在儀表工作異常時,調閱診斷信息,可獲得重要線索。除此之外,還可通過下面的測試和分析,對儀表工作情況作出判斷。

a.       零流量測試。在無流動介質的情況下,檢查流量計的讀數是否為零或在流量計本身規定的允許范圍內。

b.       聲速測試及分析。首先測出某一工況條件下的實際聲速,再計算出相同條件下的理論聲速,兩者之間的差值應在儀表本身規定的允許范圍內。

c.       聲道長度測試及分析。首先測量出實際實際聲道長度,然后在零流量條件下,由理論聲速和測量出的傳播時間計算出聲道長度,兩者之間的差值應在儀表本身規定的允許范圍內。

d.       聲道間讀數差異檢查。對于多聲道超聲流量計,應檢查不同聲道在零流量條件下的讀數,其讀書差異應在儀表本身規定的允許范圍內。

(5)城市天然氣流量計的選型  城市是天然氣使用的最終用戶,城市普遍使用天然氣是現代化的標志之一。面對系統繁雜、需求多樣的用戶群體,要處理許多同輸氣計量站不同的問題,其顯著的特點是:流體壓力較低(1.6MPa以下);口徑較。―N300以下);安裝條件差(直管長度不足);管道維修力量薄弱;要求計量儀表功能簡明易懂、操作方便、免維修、價格適中等。在作計量儀表選型時,不僅要考慮用戶的經濟承受能力,還要兼顧用戶單位儀表選型的傳統習慣。在眾多的流量計類型中,除了上面三種,常見的還有下面幾種。

①旋轉式容積流量計。用作天然氣計量的旋轉式容積流量計主要是氣體腰輪流量計,不僅可用來計量干氣,也可以來計量濕氣(即伴生氣)。由于孔板流量計和渦輪流量計不適應測量含有液滴的伴生氣,氣體腰輪流量計因沒有嚴格要求,所以相對具有一定的優越性。容積式流量計的另一優點是對流動脈動不敏感。

 氣體腰輪流量計在使用中應注意以下幾個問題。

a.       為防卡、堵,流量計前應加裝目數恰到好處的過濾器,并注意排污、檢查和清洗過濾網。

b.       儀表投運前應先走旁通,并確保儀表前、過濾器后的管段內沒有焊渣等垃圾。投運步驟與前面所述的氣體渦輪流量計相同。防止腰輪在超速條件下運行。

c.       應防止計量腔積液,為此,儀表應垂直安裝,流量計應高出工藝管線,以便定期排出積液。

d.       容積式流量計運行出現問題時,其上下游差壓可能產生相應變化,因此維修人員應經常留心觀察此差壓,從而對故障是否存在作出判斷。

e.       沖洗管道的蒸汽禁止通過流量計。

容積式流量計的不足之處是高速轉動時噪聲較大。轉動部分一旦被垃圾卡死就會影響天然氣的供應。其另一個特殊的地方是有降壓脈動。根據測量原理,腰輪轉動時會產生小的壓力脈動。通常情況下,此脈動對自身測量無影響,但在用標準表同腰輪流量計串聯起來校準時,就有可能對標準流量計的準確度產生影響。

② 旋進旋渦流量計

a.       儀表結構與工作原理。旋進旋渦流量計的結構如圖3.24所示,它由殼體、旋渦發生器、檢測和轉換系統組成。旋渦發生器使氣流旋轉應產生漩渦流,殼體內的文丘里管及擴散段使渦流發生進動,檢測元件將進動頻率檢測出來。轉換和顯示系統將檢測到的信號放大和轉換后經運算在顯示器上顯示并將信號送二次表處理。

b.       儀表的特點:工作溫度范圍寬;范圍度大;雷諾數在一定范圍內,不受流體溫度、壓力、密度和黏度影響;適當性強,除含有較大顆;蜉^長纖維雜質外,一般不需裝過濾器;對上下游直管段要求較低,取上游4D和下游2D直管段即可;輸出頻率同體積流量成線性關系。

 

圖3.24旋進漩渦流量計結構

   其不足之處是壓損較大,其次,旋進旋渦流量計屬流體振動式流量計,對于管道振動和電磁干擾較敏感,所以只能在振動較小、無電磁干擾的環境中使用。

 

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