天然氣計量與影響分析 發布時間:2016-08-26
1 差壓式流量計 在天然氣中使用的差壓式流量計主要是標準孔板流量計。孔板流量計經過多年發展,技術已趨於成熟,而且有相應的國家標準和規程支撐,在標準GB/T2624-2006、GB/T21446-2008中對孔板流量計的結構形式、技術要求等進行了詳細描述。 1.1 孔板流量計的基本原理 根gen據ju能neng量liang守shou恒heng定ding律lv,在zai一yi定ding條tiao件jian下xia動dong壓ya能neng和he靜jing壓ya能neng可ke以yi相xiang互hu轉zhuan換huan,在zai安an裝zhuang孔kong板ban的de位wei置zhi,流liu體ti通tong過guo孔kong板ban後hou流liu速su加jia快kuai,導dao致zhi靜jing壓ya能neng降jiang低di,通tong過guo測ce量liang孔kong板ban前qian後hou的de靜jing壓ya差cha就jiu可ke推tui算suan出chu流liu體ti流liu量liang大da小xiao。 根據標準GB/T21446-2008,其流量計算實用公式為: 式中:qvn—天然氣在標準參比條件下的體積流量;Avn—體積流量計量係數;C—流出係數;E—漸進速度係數;d—孔板開孔直徑(mm);FG—相對密度係數;ε—可膨脹係數;FZ—超壓縮係數;FT—流動溫度係數;P1—孔板上遊側取壓孔氣流絕對靜壓(MPa);Δp—氣體流經孔板時產生的壓差(Pa)。 1.2 孔板流量計準確性影響因素 為全麵分析影響孔板流量計準確性的影響因素,現主要從天然氣的流體特性、孔板流量計本身儀器性能、孔板流量計的安裝以及使用環境等多個方麵進行分析。 (1)tianranqibenshenliutitexingyingxiangjiliangdezhunqueduzhuyaobiaoxianzailianggefangmian,yifangmianshitianranqibenshendeyalihewenduhuisuiwaijiehuanjingwendudebianhuaerbianhua,congerdaozhiguodademidu、壓(ya)縮(suo)係(xi)數(shu)以(yi)及(ji)粘(zhan)度(du)特(te)性(xing)的(de)變(bian)化(hua),影(ying)響(xiang)計(ji)量(liang)準(zhun)確(que)性(xing)。另(ling)一(yi)方(fang)麵(mian)天(tian)然(ran)氣(qi)含(han)有(you)雜(za)質(zhi),雜(za)質(zhi)會(hui)腐(fu)蝕(shi)儀(yi)器(qi)的(de)接(jie)觸(chu)麵(mian),特(te)別(bie)是(shi)對(dui)孔(kong)板(ban)直(zhi)角(jiao)入(ru)口(kou)邊(bian)緣(yuan)和(he)測(ce)量(liang)管(guan)內(nei)壁(bi)的(de)衝(chong)涮(shuan)和(he)腐(fu)蝕(shi),更(geng)是(shi)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)孔(kong)板(ban)計(ji)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。 (2)孔板流量計本身性能引起的誤差主要有以下幾個方麵:孔板入口直角銳利度;孔板厚度誤差;節流件不同軸度;取壓孔加工不規範或堵塞;孔板上遊端麵平度;取壓位置;引壓管位置偏低造成積液或引壓管過長等。 (3)孔板流量計因安裝不當引進的誤差主要表現在:管線布置偏離,直管段長度不符合GB/T21446-2008標準要求。溫度傳感器測溫元件插入位置不對,導致溫度計量誤差偏大。 (4)使用環境的影響主要表現在環境溫度和濕度的變化,以及電磁幹擾對電子元器件的影響。 2 速度式流量計 2.1 渦輪流量計的基本原理 渦輪流量計是(shi)以(yi)動(dong)量(liang)矩(ju)守(shou)恒(heng)原(yuan)理(li)為(wei)基(ji)礎(chu),流(liu)體(ti)作(zuo)用(yong)在(zai)軸(zhou)向(xiang)安(an)裝(zhuang)的(de)葉(ye)輪(lun)葉(ye)片(pian)上(shang),使(shi)渦(wo)輪(lun)旋(xuan)轉(zhuan),渦(wo)輪(lun)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)隨(sui)流(liu)量(liang)的(de)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua),根(gen)據(ju)渦(wo)輪(lun)的(de)轉(zhuan)數(shu)即(ji)可(ke)求(qiu)出(chu)流(liu)量(liang)值(zhi),最(zui)後(hou)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)轉(zhuan)換(huan)設(she)備(bei)將(jiang)渦(wo)輪(lun)的(de)轉(zhuan)數(shu)變(bian)化(hua)成(cheng)電(dian)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao),經(jing)二(er)次(ci)儀(yi)表(biao)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)和(he)顯(xian)示(shi)。 流體在層流狀態時,流體的流動阻力與流體粘度、流量成正比。流體的阻力矩逐漸增大,而機械阻力矩可以忽略不計,此時的儀表係數為: 式中:Z—渦輪葉片數目;θ—葉片與軸線夾角;r—葉片平均半徑;A—流通截麵積;ρ—流體密度;μ—流體粘度;C1—常數。 流體在湍流狀態時,流體的流動力矩與流量的平方、流體密度成正比。此時的儀表係數為: 式中:C2—常數。 從cong湍tuan流liu狀zhuang態tai時shi的de儀yi表biao係xi數shu可ke以yi看kan出chu,在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,儀yi表biao係xi數shu隻zhi與yu儀yi表biao結jie構gou有you關guan,而er與yu流liu體ti的de特te性xing無wu關guan,為wei一yi恒heng定ding常chang數shu。渦wo輪lun流liu量liang計ji就jiu是shi根gen據ju這zhe一yi區qu間jian內nei來lai確que定ding流liu量liang範fan圍wei。 2.2 渦輪流量計準確性影響因素分析 流體特性、表計安裝工藝以及使用環境等都會對渦輪流量計的準確性造成影響。 (1)guanyuliutitexingdeyingxiang。yifangmian,congwolunliuliangjideyuanlizhongkeyikanchu,weishiyibiaodadaojiliangtexing,yingshibeiceliutichuyutuanliuzhuangtai,zhiyouzaizhezhongzhuangtaixia,yibiaoxishucaibuhuigensuiliuliangdebianhuaerbianhua。lingyifangmian,liutideliusufenbuhexuanwoliushiyingxiangqijingquejiliangdezhuyaoyinsu,weicizaipeiguanshiyaoqiuzailiuliangjishangyouyou15D以上的直管段,下遊部分配置4D以上的直管段,目前實際使用中渦輪流量計通常自帶整流器,安裝時直管段可適當縮短。 (2)渦輪流量計的機械阻力、部件尺寸等也會影響計量精度。由於被測流體不可避免的含有雜質,會使渦輪軸承磨損、葉(ye)輪(lun)腐(fu)蝕(shi)或(huo)者(zhe)卡(ka)死(si),導(dao)致(zhi)機(ji)械(xie)阻(zu)力(li)增(zeng)大(da),部(bu)件(jian)尺(chi)寸(cun)變(bian)化(hua)影(ying)響(xiang)精(jing)度(du),所(suo)以(yi)在(zai)現(xian)場(chang)使(shi)用(yong)時(shi),需(xu)要(yao)在(zai)前(qian)端(duan)安(an)裝(zhuang)過(guo)濾(lv)器(qi)。另(ling)外(wai),渦(wo)輪(lun)流(liu)量(liang)計(ji)若(ruo)長(chang)期(qi)超(chao)流(liu)量(liang)運(yun)行(xing),會(hui)造(zao)成(cheng)軸(zhou)承(cheng)過(guo)度(du)磨(mo)損(sun),使(shi)儀(yi)表(biao)係(xi)數(shu)改(gai)變(bian),導(dao)致(zhi)計(ji)量(liang)不(bu)準(zhun)。 3 容積式流量計 3.1 腰輪流量計的基本原理 當dang流liu體ti流liu入ru流liu量liang計ji後hou,推tui動dong計ji量liang室shi內nei部bu上shang方fang的de腰yao輪lun順shun時shi針zhen旋xuan轉zhuan,通tong過guo驅qu動dong齒chi輪lun帶dai動dong下xia方fang的de腰yao輪lun逆ni時shi針zhen旋xuan轉zhuan,上shang下xia腰yao輪lun交jiao替ti旋xuan轉zhuan,帶dai動dong流liu體ti不bu斷duan地di從cong計ji量liang室shi流liu出chu,流liu體ti排pai出chu量liang為wei4倍(bei)計(ji)量(liang)室(shi)有(you)效(xiao)容(rong)積(ji)。據(ju)此(ci),腰(yao)輪(lun)每(mei)旋(xuan)轉(zhuan)一(yi)次(ci)就(jiu)有(you)固(gu)定(ding)容(rong)積(ji)的(de)流(liu)體(ti)排(pai)出(chu),通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)內(nei)腰(yao)輪(lun)的(de)動(dong)作(zuo)次(ci)數(shu),即(ji)可(ke)求(qiu)出(chu)通(tong)過(guo)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)體(ti)積(ji)流(liu)量(liang)。 腰輪流量計特性可用測量通過的體積誤差E描述,通常表示為: 式中:E—相對誤差;q—容室體積;α—齒輪比常數;ε—流體泄露量;Q—流體流量。 從體積誤差公式中可以看出,當流體流量很小時有ε≈Q,流量計無法計數,測量誤差趨於無窮。當流體流量增大時,由於進出口的壓差也增大,泄露量也隨著增大,相應地誤差E也增大。所以,在流體流量過小和過大時,腰輪流量計的誤差都變化很大,隻有在一定的流量範圍內使用時才能確保計量誤差的恒定。 3.2 腰輪流量計準確性影響因素分析 (1)影ying響xiang腰yao輪lun流liu量liang計ji準zhun確que性xing的de一yi個ge很hen重zhong要yao因yin素su就jiu是shi流liu體ti的de泄xie露lu量liang。泄xie露lu量liang是shi指zhi從cong流liu量liang計ji入ru口kou流liu入ru後hou,從cong轉zhuan動dong部bu件jian和he外wai殼ke之zhi間jian的de間jian隙xi流liu出chu,沒mei有you被bei計ji量liang到dao的de量liang。它ta的de大da小xiao與yu轉zhuan動dong部bu件jian和he外wai殼ke間jian的de間jian隙xi有you直zhi接jie關guan係xi,當dang該gai間jian隙xi過guo大da時shi,流liu量liang計ji的de誤wu差cha穩wen定ding段duan就jiu會hui縮suo小xiao,誤wu差cha增zeng大da,相xiang反fan,流liu量liang計ji的de誤wu差cha穩wen定ding段duan會hui增zeng長chang,誤wu差cha減jian小xiao。所suo以yi在zai使shi用yong時shi,要yao綜zong合he考kao慮lv被bei測ce流liu體ti的de清qing潔jie度du和he測ce量liang誤wu差cha要yao求qiu,選xuan擇ze合he適shi間jian隙xi的de流liu量liang計ji。 (2)測量範圍的選擇。從圖1的誤差曲線可以看出,腰輪流量計隻有在一定的範圍內,其測量誤差才能保持一定,當超出該範圍時,誤差將急劇增大。 4 流量計選型對測量精度的影響 流量計的選型不對將會影響測量的精度以及使用壽命,特別是當流量計的口徑、規格、測量範圍選擇不當時,會造成“大馬拉小車或小馬拉大車”的(de)現(xian)象(xiang),將(jiang)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)計(ji)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。所(suo)以(yi)在(zai)天(tian)然(ran)氣(qi)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)選(xuan)用(yong)時(shi),應(ying)在(zai)了(le)解(jie)各(ge)類(lei)型(xing)流(liu)量(liang)計(ji)計(ji)量(liang)原(yuan)理(li)和(he)特(te)性(xing)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang),同(tong)時(shi)結(jie)合(he)不(bu)同(tong)的(de)天(tian)然(ran)氣(qi)管(guan)路(lu)工(gong)況(kuang)和(he)用(yong)戶(hu)流(liu)量(liang)需(xu)求(qiu)進(jin)行(xing)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)。幾(ji)種(zhong)常(chang)用(yong)天然氣流量計的特點和應用場合如表1所示。 5 流量計安裝維護對測量精度的影響 在城市天然氣流量計使用過程中經常出現流量計卡死不過氣、過guo氣qi不bu計ji量liang等deng問wen題ti,這zhe就jiu會hui造zao成cheng計ji量liang糾jiu紛fen甚shen至zhi安an全quan事shi故gu,為wei了le避bi免mian以yi上shang問wen題ti,保bao障zhang流liu量liang計ji計ji量liang準zhun確que,就jiu要yao把ba好hao流liu量liang計ji安an裝zhuang關guan。包bao括kuo安an裝zhuang流liu量liang計ji前qian需xu要yao對dui管guan道dao進jin行xing吹chui掃sao,防fang止zhi焊han縫feng、PE屑、管guan道dao粉fen塵chen等deng雜za物wu進jin入ru流liu量liang計ji。流liu量liang計ji前qian按an要yao求qiu安an裝zhuang過guo濾lv器qi,定ding期qi對dui濾lv芯xin進jin行xing清qing洗xi更geng換huan。渦wo輪lun流liu量liang計ji一yi般ban水shui平ping安an裝zhuang,按an說shuo明ming書shu保bao證zheng直zhi管guan段duan要yao求qiu,腰yao輪lun流liu量liang計ji一yi般ban垂chui直zhi安an裝zhuang,有you利li於yu腰yao輪lun流liu量liang計ji的de自zi潔jie淨jing。在zai流liu量liang計ji的de日ri常chang維wei護hu方fang麵mian,包bao括kuo對dui渦wo輪lun和he腰yao輪lun流liu量liang計ji定ding期qi加jia油you潤run滑hua,對dui流liu量liang進jin行xing監jian控kong,防fang止zhi長chang期qi超chao流liu量liang運yun行xing,從cong而er減jian緩huan軸zhou承cheng磨mo損sun;對流量計進行定期巡檢,對比管道中壓力表和流量計壓力顯示是否有偏差;對比實際用氣情況和流量計計量數據是否一致;對流量計進行周期檢定。 安裝遠程監控係統的流量計計量櫃要做好接地保護,否則流量積算儀可能會出現不過氣走字或遇打雷天氣,積算儀黑屏等問題。 6 結束語 隨(sui)著(zhe)城(cheng)市(shi)天(tian)然(ran)氣(qi)不(bu)斷(duan)地(di)發(fa)展(zhan),國(guo)家(jia)對(dui)節(jie)能(neng)減(jian)排(pai)和(he)能(neng)源(yuan)計(ji)量(liang)的(de)重(zhong)視(shi),天(tian)然(ran)氣(qi)的(de)準(zhun)確(que)計(ji)量(liang)將(jiang)會(hui)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。根(gen)據(ju)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)流(liu)量(liang)計(ji)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)分(fen)析(xi),在(zai)實(shi)際(ji)選(xuan)型(xing)、安裝、使用和維護等環節盡量減少不利因素的影響,從而提高最終計量的準確性。
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