稀油流量計(jì)的工作原理及影響準(zhǔn)確性因素分析
點(diǎn)擊次數(shù):1917 發(fā)布時(shí)間:2020-11-06 06:17:14
1渦輪流量計(jì)的工作原理
渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì),在管道中安裝一臺(tái)自由轉(zhuǎn)動(dòng)、軸與管道同心的葉輪,當(dāng)被測氣體流過傳感器時(shí),在氣流作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值,使檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢,即電脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示,渦輪流量計(jì)工作原理如圖1所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉(zhuǎn)速成正比,流量計(jì)算如式(1)所示:
式中:qVf———工況體積流量,m3/s;N———渦輪流量計(jì)的脈沖數(shù);K———渦輪流量計(jì)儀表系數(shù),1/m3。
2稀油流量計(jì)系統(tǒng)的組成
稀油流量計(jì)系統(tǒng)如圖2所示,一般由渦輪流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計(jì)算機(jī)5部分組成。渦輪流量計(jì)是該計(jì)量系統(tǒng)的核心,壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號(hào)。色譜實(shí)時(shí)在線分析管道中的天然氣組分,以確定天然氣的壓縮因子。流量計(jì)算機(jī)則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進(jìn)行運(yùn)算分析,得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量,并用于計(jì)量交接,同時(shí)保存相應(yīng)的流量歷史數(shù)據(jù)。
3影響稀油流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量進(jìn)行結(jié)算,標(biāo)況下的體積流量計(jì)算如式(2)所示:
式中:qVn———標(biāo)況下的體積流量,m3/s;pabs———工況下測得的氣體的絕對壓力,kPa;pn———標(biāo)況下的參比壓力,101.325kPa;Tn———標(biāo)況下的參比熱力學(xué)溫度,293.15K;T———工況下測得的氣體熱力學(xué)溫度,K;Zn———標(biāo)況下的氣體壓縮因子;Z———工況下的氣體的壓縮因子。
由式(2)可知,影響稀油流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素有:工況體積流量是否準(zhǔn)確;壓力、溫度在工況條件下的測量是否準(zhǔn)確;氣體的組分分析是否準(zhǔn)確以及流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置是否正確等。
4解決措施
4.1保證渦輪流量計(jì)的正常運(yùn)行
渦輪流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)確保流量計(jì)的上游前、下游后具有一定長度的直管段,一般要求上游直管段長度不低于20D,D為管道公稱直徑,下游直管段不低于5D,以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測量誤差。流量計(jì)應(yīng)工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi),瞬時(shí)流量應(yīng)在分界流量以上,以保證其測量的準(zhǔn)確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置,其選用和正常運(yùn)行直接關(guān)系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
4.2確保壓力和溫度的測量準(zhǔn)確
壓力變送器、溫度變送器應(yīng)具備限值報(bào)警、修改保護(hù)等功能。現(xiàn)場人員應(yīng)定時(shí)核查計(jì)量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場變送器就地顯示值是否一致,定期利用校準(zhǔn)儀器檢查儀表的零位,防止零位漂移,對于超過儀表允許誤差的應(yīng)及時(shí)更換或者送專業(yè)授權(quán)機(jī)構(gòu)檢定、校準(zhǔn)。
4.3加強(qiáng)對天然氣組分的分析
對于多氣源的計(jì)量系統(tǒng),建議設(shè)置在線氣體色譜分析儀,在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)天然氣組分的實(shí)時(shí)更新。色譜分析儀應(yīng)定期利用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定,確保正常工作。對于未設(shè)置色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)定期采集天然氣送專業(yè)機(jī)構(gòu)化驗(yàn),同時(shí)要加強(qiáng)與鄰近配置有色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)據(jù)比對,防止氣體組分發(fā)生較大變化時(shí),預(yù)設(shè)在流量計(jì)算機(jī)中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)未及時(shí)更新而造成計(jì)量誤差。
4.4流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置要合理
對于控制室設(shè)置有流量計(jì)算機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)渦輪流量計(jì)的檢定結(jié)果,及時(shí)修改計(jì)算機(jī)中設(shè)置的儀表系數(shù),確保工況流量傳輸?shù)臏?zhǔn)確。要根據(jù)現(xiàn)場工藝情況以及儀表性能,正確選擇小流量切除的工況點(diǎn),對于具有壓力、溫度傳輸故障自動(dòng)補(bǔ)償功能的流量計(jì)算機(jī)要根據(jù)工況設(shè)置壓力、溫度的預(yù)設(shè)值,同時(shí)要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報(bào)警點(diǎn),以確保流量計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。
5結(jié)束語
天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。渦輪計(jì)量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計(jì)量設(shè)備,其計(jì)量的準(zhǔn)確性顯得尤為重要,影響因素也會(huì)在不同工況下有所差異,需要現(xiàn)場人員加強(qiáng)維護(hù),合理分析,科學(xué)制訂對策,才能進(jìn)一步提高渦輪計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì),在管道中安裝一臺(tái)自由轉(zhuǎn)動(dòng)、軸與管道同心的葉輪,當(dāng)被測氣體流過傳感器時(shí),在氣流作用下,葉輪受力旋轉(zhuǎn),其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比,葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值,使檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢,即電脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示,渦輪流量計(jì)工作原理如圖1所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉(zhuǎn)速成正比,流量計(jì)算如式(1)所示:
式中:qVf———工況體積流量,m3/s;N———渦輪流量計(jì)的脈沖數(shù);K———渦輪流量計(jì)儀表系數(shù),1/m3。
2稀油流量計(jì)系統(tǒng)的組成
稀油流量計(jì)系統(tǒng)如圖2所示,一般由渦輪流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計(jì)算機(jī)5部分組成。渦輪流量計(jì)是該計(jì)量系統(tǒng)的核心,壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號(hào)。色譜實(shí)時(shí)在線分析管道中的天然氣組分,以確定天然氣的壓縮因子。流量計(jì)算機(jī)則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進(jìn)行運(yùn)算分析,得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量,并用于計(jì)量交接,同時(shí)保存相應(yīng)的流量歷史數(shù)據(jù)。
3影響稀油流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量進(jìn)行結(jié)算,標(biāo)況下的體積流量計(jì)算如式(2)所示:
式中:qVn———標(biāo)況下的體積流量,m3/s;pabs———工況下測得的氣體的絕對壓力,kPa;pn———標(biāo)況下的參比壓力,101.325kPa;Tn———標(biāo)況下的參比熱力學(xué)溫度,293.15K;T———工況下測得的氣體熱力學(xué)溫度,K;Zn———標(biāo)況下的氣體壓縮因子;Z———工況下的氣體的壓縮因子。
由式(2)可知,影響稀油流量計(jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素有:工況體積流量是否準(zhǔn)確;壓力、溫度在工況條件下的測量是否準(zhǔn)確;氣體的組分分析是否準(zhǔn)確以及流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置是否正確等。
4解決措施
4.1保證渦輪流量計(jì)的正常運(yùn)行
渦輪流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)確保流量計(jì)的上游前、下游后具有一定長度的直管段,一般要求上游直管段長度不低于20D,D為管道公稱直徑,下游直管段不低于5D,以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測量誤差。流量計(jì)應(yīng)工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi),瞬時(shí)流量應(yīng)在分界流量以上,以保證其測量的準(zhǔn)確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置,其選用和正常運(yùn)行直接關(guān)系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
4.2確保壓力和溫度的測量準(zhǔn)確
壓力變送器、溫度變送器應(yīng)具備限值報(bào)警、修改保護(hù)等功能。現(xiàn)場人員應(yīng)定時(shí)核查計(jì)量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場變送器就地顯示值是否一致,定期利用校準(zhǔn)儀器檢查儀表的零位,防止零位漂移,對于超過儀表允許誤差的應(yīng)及時(shí)更換或者送專業(yè)授權(quán)機(jī)構(gòu)檢定、校準(zhǔn)。
4.3加強(qiáng)對天然氣組分的分析
對于多氣源的計(jì)量系統(tǒng),建議設(shè)置在線氣體色譜分析儀,在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)天然氣組分的實(shí)時(shí)更新。色譜分析儀應(yīng)定期利用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定,確保正常工作。對于未設(shè)置色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)定期采集天然氣送專業(yè)機(jī)構(gòu)化驗(yàn),同時(shí)要加強(qiáng)與鄰近配置有色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)據(jù)比對,防止氣體組分發(fā)生較大變化時(shí),預(yù)設(shè)在流量計(jì)算機(jī)中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)未及時(shí)更新而造成計(jì)量誤差。
4.4流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置要合理
對于控制室設(shè)置有流量計(jì)算機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)渦輪流量計(jì)的檢定結(jié)果,及時(shí)修改計(jì)算機(jī)中設(shè)置的儀表系數(shù),確保工況流量傳輸?shù)臏?zhǔn)確。要根據(jù)現(xiàn)場工藝情況以及儀表性能,正確選擇小流量切除的工況點(diǎn),對于具有壓力、溫度傳輸故障自動(dòng)補(bǔ)償功能的流量計(jì)算機(jī)要根據(jù)工況設(shè)置壓力、溫度的預(yù)設(shè)值,同時(shí)要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報(bào)警點(diǎn),以確保流量計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。
5結(jié)束語
天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。渦輪計(jì)量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計(jì)量設(shè)備,其計(jì)量的準(zhǔn)確性顯得尤為重要,影響因素也會(huì)在不同工況下有所差異,需要現(xiàn)場人員加強(qiáng)維護(hù),合理分析,科學(xué)制訂對策,才能進(jìn)一步提高渦輪計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。