設(shè)為首頁
加入收藏
聯(lián)系我們| 分 類 |
流態(tài)條件的控制
準(zhǔn)確計量是任何類型的流量計都必須考慮的重要指標(biāo)。對于目前使用量zui大的孔板流量計, 滿足流體動力學(xué)相似是其中一個非常重要的使用條件, 因此, 現(xiàn)行相關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程對流經(jīng)孔板前的氣流條件都作了嚴(yán)格規(guī)定, 比如, 要求流體是單相的、穩(wěn)定的、無旋轉(zhuǎn)、無脈動、軸向速度剖面充分發(fā)展且分布良好等。
但是也應(yīng)看到, 在節(jié)流元件附近大量存在的分離器、調(diào)壓閥、變徑管、彎頭、匯管以及半開半閉的閘閥等工藝設(shè)施又往往是產(chǎn)生流態(tài)干擾的主要因素, 而實際生產(chǎn)現(xiàn)場對這種不良擾動的重視程度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。以為只要在計量裝置的上游端增設(shè)20 ～ 30D 直管段就解決問題了。事實上, 除了人為因素影響外, 差壓式流量計在偏離標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的計量結(jié)果絕大多數(shù)趨于偏低。在某計量點曾發(fā)現(xiàn), 其上游安裝的旋風(fēng)式分離器所引起的計量誤差竟高達(dá)-10 %以上, 因此也很少有人就計量裝置上游端的阻力件形式及其工作狀態(tài)等因素對氣流條件及測量準(zhǔn)確度的影響進(jìn)行實質(zhì)性的探討。
有關(guān)文獻(xiàn)認(rèn)為, 旋渦的強(qiáng)弱與氣流速度、阻力件的類型及布置形式有關(guān), 脈動的出現(xiàn)與壓縮機(jī)、調(diào)壓閥等往復(fù)式機(jī)械的使用和管道積液有關(guān);另對旋渦的研究也表明, 在管道雷諾數(shù)為104 ～ 105 范圍內(nèi), 若將旋渦角減小到初始狀態(tài)的10 %, 那么至少應(yīng)在旋渦源與計量裝置間安裝150D 的直管段, 一般計量現(xiàn)場都很難達(dá)到這一要求。
由于現(xiàn)階段對存在旋渦、脈動等不良流態(tài)的流體進(jìn)行準(zhǔn)確測量的應(yīng)用性實驗研究還不*, 目前通用的方法是先消除或削弱干擾, 然后再進(jìn)行計量。其措施如下:
(1)讓計量裝置盡可能遠(yuǎn)離干擾源;
(2)盡可能滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所要求的計量裝置上游端直管段的有效長度、直度、圓度及內(nèi)壁光潔度;
(3)在計量裝置上游增設(shè)效果優(yōu)良的除塵脫水設(shè)施;
(4)盡量避免使用變徑管、彎頭(特別是空間變向彎頭)以及為方便多用戶輸配氣所設(shè)置的匯管等流態(tài)干擾元件;
(5)將測溫元件、壓力調(diào)節(jié)閥、單向閥、計量管放空閘閥等改遷在計量裝置的下游;
(6)盡量避免將計量裝置上游端的截斷閥當(dāng)作節(jié)流元件使用;
(7)針對旋渦的強(qiáng)弱及類型, 選擇相應(yīng)的整流設(shè)備;
(8)在脈動源與計量裝置之間的適當(dāng)位置安裝脈動衰減器或緩沖設(shè)施;
(9)盡可能在高雷諾數(shù)區(qū)域(>104)實施流量測量。其措施之一就是對于近、遠(yuǎn)期或某一個恒定周期內(nèi)被測流量變化較大的計量點分別增設(shè)或啟用不同規(guī)格的計量器具;
(10)對計量管內(nèi)壁定期進(jìn)行檢查和除垢除銹處理, 對于內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重或圓度、直度及壁厚變化較大的計量管及時予以更換。
目前某些地方使用了帶有阻尼機(jī)構(gòu)的二次儀表對脈動或波動比較劇烈的流體進(jìn)行計量, 其目的就是要維持被測流體靜、差壓記錄或指示的穩(wěn)定。這是一種治表不治本的消極處理方法。因為流量測量的實質(zhì)就是要用測量儀表真實反映流動流體通過測量儀表瞬間時的內(nèi)在本質(zhì), 如溫度、壓力、流速或差壓等。因此這種方法不宜推廣。
壓力的測量
在天然氣流量計量測試過程中,()靜壓、差壓及氣流溫度是需進(jìn)行連續(xù)性實時測量的參數(shù), 其測量及處理水平的高低就表明了整個計量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、可靠性及先進(jìn)程度。在進(jìn)行流量計算過程中, 有時需用表壓參與計算, 比如計算超壓縮系數(shù)Fz , 但更多的時候是使用壓力, 理論上安裝在被測流體上的壓力表或傳感器其直接測量的顯示結(jié)果應(yīng)當(dāng)是表壓數(shù)據(jù), 表壓數(shù)據(jù)只有經(jīng)過當(dāng)?shù)卮髿鈮旱男拚蟛艜蔀閴毫? 而目前的修正方法也就成了一個值得探討的問題。
目前絕大部分機(jī)械式記錄儀表(或電動單元組合儀表)的測量顯示結(jié)果都是壓力, 其慣用作法是將當(dāng)?shù)卮髿鈮喊?.1 MPa 人為預(yù)先遷移到二次儀表的機(jī)械記錄部分(或靜壓變送器上), 而且前常用的又是百格開方或百格等分記錄紙。這種方法既費時費事, 準(zhǔn)確性也較低。為了提高流量測量的準(zhǔn)確度并盡可能將靜壓測量過程中的不利因素降低到zui低程度, 改進(jìn)上述遷移方法也就很有必要。為此建議:二次儀表的靜壓記錄機(jī)構(gòu)不應(yīng)當(dāng)再作起始指示位置或零位遷移, 它的原始記錄或指示結(jié)果應(yīng)當(dāng)直接顯示表壓數(shù)據(jù)。壓力可在流量計算過程中(比如計算程序內(nèi))通過簡單的代數(shù)轉(zhuǎn)換(p 表+p當(dāng)?shù)卮髿鈮?予以實現(xiàn)。這樣既方便、直觀又簡單、準(zhǔn)確。
氣質(zhì)分析的樣氣采集及分析周期
氣質(zhì)分析影響流量測量。如果在分析周期的確定、取樣點的設(shè)置, 取樣方法的選擇、盛樣容器的維護(hù)、樣品氣體的保管以及分析人員的技術(shù)素質(zhì)和分析設(shè)備的可靠程度等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤或疏忽, 都將加大流量測試結(jié)果的不確定度。影響準(zhǔn)確的貿(mào)易結(jié)算。因而有必要針對計量過程中的氣質(zhì)分析現(xiàn)狀進(jìn)行認(rèn)真研討。
1.職能管理
計量管理的焦點應(yīng)主要集中在與現(xiàn)場流量測量有著直接關(guān)系的計量方法、器具以及操作人員等方面, 因此應(yīng)加強(qiáng)對取樣和分析過程中的人、機(jī)、料、環(huán)、法等諸多因素實施有效的管理和監(jiān)督。
2.取樣點設(shè)置
隨著勘探、開發(fā)區(qū)域和用氣規(guī)模的擴(kuò)展, 天然氣輸銷企業(yè)就逐漸呈現(xiàn)出氣源分布廣、輸送距離長、管網(wǎng)交叉頻繁等特征, 給天然氣的樣氣采集帶來了一定困難, 導(dǎo)致部分現(xiàn)場工作者因繁就簡而忽視了一些本該從嚴(yán)掌握的技術(shù)要求, 主要表現(xiàn)在:
(1)取樣點的數(shù)量。由于部分氣源或用戶位于偏遠(yuǎn)山區(qū), 因此其中的個別計量點也就未按常規(guī)要求去進(jìn)行樣氣的采集和分析, 如圖1 所示的情況, 忽略了乙氣源、C 用戶的樣氣采集和分析;另外, 還存在著對于同一氣源只在上游計量點進(jìn)行采樣分析的現(xiàn)象, 即對下游計量點則不管輸送距離的遠(yuǎn)近、沿途溫差、壓力的變化、管道積塵積液狀況等因素對氣體組分的影響, 都一律沿襲上游計量點的氣質(zhì)分析數(shù)據(jù)作為流量計量的依據(jù)。
為此對于多氣源、遠(yuǎn)距離輸送的天然氣, 應(yīng)在盡可能靠近各個計量點的合理位置增設(shè)具有代表性的樣氣采集裝置。
(2)取樣點的位置。為了保證取到的樣氣能夠真正代表被測氣體的氣質(zhì)特征, 取樣點應(yīng)該設(shè)在平直管道的上部;管內(nèi)的固、液雜質(zhì)不易聚集的位置;流場條件相對穩(wěn)定的位置;須保證取到的樣氣是處于流動狀態(tài)下的氣體。因此, 安裝取樣裝置時, 應(yīng)盡可能避開分離器、除塵器、過濾器、調(diào)壓閥、單向閥、匯管、彎頭及低洼管道等流態(tài)干擾元件和雜質(zhì)聚散區(qū)域。
3.取樣技術(shù)
為保證所采集樣氣的真實性和代表性, 在樣氣的采集或運輸過程中應(yīng)避免霧化、凝析及其他雜質(zhì)摻入, 因此須針對氣源中部分組分的露點高低、CO2 及H2S 含量多少等情況,在吹掃法、容器抽空法、封液置換法中進(jìn)行合理選擇;另外對取樣探頭、導(dǎo)管、接頭、盛樣容器及其他輔助設(shè)備都應(yīng)該嚴(yán)格按照有關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計、制造、安裝和維護(hù)使用, 必要時還應(yīng)對樣氣進(jìn)行分離、干燥或重新采集。
4.取樣周期
目前, 國內(nèi)絕大部分計量點普遍采用定點周期取樣方法(連續(xù)定值取樣法及在線色譜分析法尚未得以廣泛應(yīng)用), 而在確定取樣周期的問題上又缺乏足夠的依據(jù), 因此具體執(zhí)行過程中就出現(xiàn)了一月、一季、半年、一年甚至終身不變等情況。對氣源沒有發(fā)生變化并且氣質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定的場合缺乏實效;對氣質(zhì)變化較大的場合則無法準(zhǔn)確計量。另外, 對于既定周期內(nèi)的取樣也還存在著使用日期大大滯后于取樣日期的問題。假設(shè)是9 月3 日取出的第四季度氣樣, 在經(jīng)路途返回、儀器的維護(hù)檢查、具體分析、報告打印、數(shù)據(jù)發(fā)送等過程之后, 計量點能夠真正使用到新的氣質(zhì)參數(shù)已是10 月下旬了;其次, 還應(yīng)注意這種現(xiàn)象, 即目前大小輸氣管線已漸成管網(wǎng)、相互交錯, 再加上氣量調(diào)配系統(tǒng)日趨完善, 今天可能南氣北調(diào)、東進(jìn)西出, 明天又可能恰恰相反, 對某一具體計量點,也許此時作為進(jìn)氣氣源, 而彼時又可能成為供氣對象, 實質(zhì)上這也是一種氣源本身的變化, 對這種情況, 化驗部門往往束手無策。
因此建議:①相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范應(yīng)就不同的用氣目的(比如科學(xué)實驗、內(nèi)部交接、貿(mào)易計量等)、氣質(zhì)特點(包括烴類組分的穩(wěn)定程度、非烴類氣體的含量高低)以及氣井的生產(chǎn)和氣量調(diào)配等情況對天然氣的氣質(zhì)分析周期作出切實、具體規(guī)定;②在被測流量較大或人員素質(zhì)較高、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件較好的地方應(yīng)推廣使用連續(xù)定值取樣方法或氣體在線色譜分析技術(shù)。
