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(1)孔板流量計(jì)。20 世紀(jì)初期就用于天然氣流量測(cè)量, 經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展過程, 已經(jīng)形成標(biāo)準(zhǔn)化。主要特點(diǎn)為結(jié)構(gòu)易于復(fù)制、簡(jiǎn)單牢固、性能穩(wěn)定可靠、使用期限長(zhǎng)、價(jià)格低廉等。但是尺寸一定的孔板測(cè)量范圍有限;壓力損失大;前后直管段要求長(zhǎng), 占地面積大;輸出信號(hào)為模擬信號(hào), 重復(fù)性不高;對(duì)整套流量計(jì)的度影響因素多且錯(cuò)綜復(fù)雜, 很難提高測(cè)量度。
(2)氣體渦輪流量計(jì)。它是用氣體推動(dòng)流量計(jì)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng), 通過測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)來計(jì)量氣體流量的一種裝置。其度高、重復(fù)性好、輸出為脈沖頻率信號(hào), 并且可獲得很高的頻率信號(hào), 信號(hào)分辨力強(qiáng);測(cè)量范圍度寬;結(jié)構(gòu)緊湊輕巧, 安裝維護(hù)方便;流通能力大。但是其特性易受介質(zhì)物性和流體流動(dòng)特性的影響, 愈是高度, 其影響愈敏感。
(3)氣體腰輪流量計(jì)。它的基本測(cè)量原理是周期性的充滿或排出一個(gè)或幾個(gè)計(jì)量空間的氣體, 以此來測(cè)量氣體體積流量。氣體腰輪流量計(jì)測(cè)量精度高, 可靠性好, 不需要直管段, 量程比較大。但是由于結(jié)構(gòu)上的原因, 要求安裝時(shí)殼體不能承受管線的各種應(yīng)力, 且要求介質(zhì)非常干凈, 否則轉(zhuǎn)子易卡住。
(4)氣體羅茨流量計(jì)。因其故障率低, 所以具有一定的*性。氣體羅茨流量計(jì)對(duì)流場(chǎng)沒有嚴(yán)格要求, 介質(zhì)中含有雜質(zhì)對(duì)計(jì)量影響不大;量程較大, 能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)氣體流量變化范圍的要求;測(cè)量的數(shù)據(jù)可由表頭直讀, 也可遠(yuǎn)傳給微機(jī), 使用方便。但在使用中應(yīng)注意:由于流量計(jì)轉(zhuǎn)子與殼體之間間隙小, 因此應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)倪^濾器來防止卡堵, 并特別注意在投產(chǎn)使用前, 氣體應(yīng)走旁通, 以防施工中的焊渣、渣質(zhì)進(jìn)入流量計(jì);要定期潤(rùn)滑流量計(jì);避免計(jì)量腔積液以保證計(jì)量精度。
(5)渦街流量計(jì)。它是基于卡門渦街原理制成的一種流體振蕩型流量計(jì)。其無可動(dòng)部件, 穩(wěn)定可靠、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)量小、壓力損失小、量程寬, 在石化行業(yè)應(yīng)用較廣, 在油氣田氣體貿(mào)易計(jì)量中也有適量應(yīng)用。但由于其對(duì)雷諾數(shù)有要求(Re ≥4 000), 使得使用范圍受到限制。國(guó)內(nèi)渦街流量計(jì)大多采用應(yīng)力式壓電晶體檢測(cè)元件, 抗干擾性能差, 不適合在有振動(dòng)干擾的管網(wǎng)中應(yīng)用。渦街流量計(jì)在使用中應(yīng)注意:被測(cè)介質(zhì)的工作壓力和溫度應(yīng)在技術(shù)參數(shù)范圍內(nèi);傳感器的zui小流量值受雷諾數(shù)和被測(cè)流體的密度影響。
(6)旋渦流量計(jì)。它的工作原理是將旋渦流量計(jì)插入管道中并垂直于氣體流向, 由此產(chǎn)生交替變換的旋轉(zhuǎn)渦流并不斷排出。渦流生成頻率是流速的函數(shù),檢測(cè)其生成頻率就可測(cè)得流量。旋渦流量計(jì)已系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。這種流量計(jì)無運(yùn)動(dòng)件, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 傳感器不接觸流體, 可靠性高、維護(hù)量小;用途廣泛, 可測(cè)氣體、液體、蒸汽, 且量程比大;在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)輸出信號(hào)頻率不受流體的溫度、壓力、粘度及成分的影響, 與流速成線性關(guān)系。
(7)超聲波流量計(jì)。它是通過測(cè)量超聲波信號(hào)在管內(nèi)沿一定方向傳輸?shù)臅r(shí)間來計(jì)算氣體流速。其測(cè)量值不受管內(nèi)氣體溫度、壓力及組分變化的影響, 準(zhǔn)確度高, 可達(dá)±0 .5 %;測(cè)量范圍寬;zui大口徑流量計(jì)可做到1600mm 以上;無可動(dòng)部件, 堅(jiān)固耐用;流量計(jì)可干校,干校準(zhǔn)確度可達(dá)±1 %, 安裝維修方便, 幾乎沒有壓降損失, 可測(cè)正輸及反輸氣流。
1、天然氣流量計(jì)的選型
選型是流量計(jì)使用中zui先遇到問題, 在進(jìn)行具體選型時(shí), 一般需要綜合考慮以下幾方面的因素:儀表性能(度、重復(fù)性、線性度、測(cè)量范圍、壓力損失、上下限流量等), 流體特性(流體壓力、溫度、密度、粘度、潤(rùn)滑性、化學(xué)性質(zhì)、腐蝕、臟污、氣體壓縮系數(shù)、等熵指數(shù)、比熱容、混相流、脈動(dòng)流等), 安裝要求(管道布置方向、流動(dòng)方向、上下游直管段長(zhǎng)度、管徑、維護(hù)空間、管道振動(dòng)、輔助設(shè)備(過濾、排污)等), 環(huán)境條件(環(huán)境溫度、濕度、安全性、電磁干擾、防爆等), 維護(hù)需求以及價(jià)格等因素(購置費(fèi)、安裝費(fèi)、維修費(fèi)、校驗(yàn)費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)(能耗)、使用期限、備品備件等)。其中對(duì)測(cè)量對(duì)象(即流體的實(shí)際狀況)的確切了解非常重要。在此要指出,并非用戶對(duì)自己的測(cè)量對(duì)象都有準(zhǔn)確的了解, 往往需要選型設(shè)計(jì)人員進(jìn)行深入調(diào)查才能搞清楚。
對(duì)于城市燃?xì)庀到y(tǒng)的計(jì)量調(diào)壓站, 由于流量起伏大, 當(dāng)其流量小于孔板zui小流量時(shí)就不計(jì)量了, 所以用孔板流量計(jì)是不合適的。腰輪流量計(jì)萬一卡住, 等于切斷氣源, 因此腰輪流量計(jì)也不能用。一般選用*的高質(zhì)量氣體渦輪流量計(jì)。據(jù)資料介紹, 的渦輪流量計(jì)在使用8 ～ 15 年后仍能保持原來的準(zhǔn)確度。對(duì)于溫度在-40 ～ 400 ℃, 雷諾數(shù)在5 000 ～ 7 000000 的液體、氣體或蒸汽, 流速在zui高流速(75m/s)和zui低流速(管口公稱直徑在DN25 ～ DN300 范圍內(nèi)zui低流速:Qmin =6/ ρm/s ,ρ-kg/m3)之間, 可以使用旋渦流量計(jì)。因旋渦流量計(jì)壓力損失較大(且國(guó)產(chǎn)表抗干擾能力差), 在考慮壓損的調(diào)壓站中一般不采用。
氣體容積式流量計(jì)(腰輪流量計(jì), 膜式流量計(jì))適用于中小流量范圍、直讀式、無需外能源和無需直管段等情況下。旋渦流量計(jì)可用于小口徑非節(jié)能的計(jì)量場(chǎng)合;對(duì)大口徑濕氣輸送仍只能采用孔板流量計(jì), 但要采取提高準(zhǔn)確度的措施(如孔板加疏水孔或進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。由于渦街流量計(jì)的使用范圍受斯特勞哈數(shù)St限制, 計(jì)量調(diào)壓站下游在小流量時(shí), 流速達(dá)不到要求,就無法準(zhǔn)確計(jì)量, 所以選用時(shí)要考慮管輸?shù)膠ui小流量。對(duì)于精度要求很高、范圍度極寬、流速極低(0.5 m/s)、安裝直管段短(采用多聲道品種)、壓損小、使用期要求長(zhǎng)等流量的測(cè)量, 可以采用超聲波流量計(jì), 這是超聲波流量計(jì)在中、大口徑流量測(cè)量所具有的先天優(yōu)點(diǎn), 是孔板與渦輪無法企及的。一般流量取在流量計(jì)zui大流量的70 %～ 80 %左右, 實(shí)際zui大流量一般不超過流量計(jì)允許zui大流量的120 %, 持續(xù)時(shí)間不允許超過0 .5 h 。同時(shí)對(duì)流量計(jì)流量范圍的超下限要重視, 因它對(duì)計(jì)量誤差影響較大。
2、天然氣流量計(jì)量的發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)入21 世紀(jì), 我國(guó)已經(jīng)加入世界貿(mào)易組織, 天然氣計(jì)量工作也必須與接軌, 其計(jì)量觀念與發(fā)展趨勢(shì)也將由此而發(fā)生一系列變化, 主要表現(xiàn)在:
(1)由于我國(guó)已經(jīng)加入WTO , 天然氣貿(mào)易計(jì)量方法必然從體積式計(jì)量轉(zhuǎn)向能量式計(jì)量, 以便盡快與天然氣貿(mào)易計(jì)量方法接軌;
(2)隨著流量計(jì)的研究和開發(fā), 使計(jì)量?jī)x表選型從單一儀表向多元化儀表方向發(fā)展。如對(duì)中低壓、中小流量可選擇智能型速度式流量計(jì)(渦輪、旋進(jìn)旋渦流量計(jì));對(duì)高壓、大流量可選擇氣體超聲流量計(jì);對(duì)流量變化范圍大的中低流量可選擇文丘里管;
(3)隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展, 天然氣計(jì)量已逐步向在線、實(shí)時(shí)、智能、實(shí)流檢定發(fā)展, 同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程化通訊、控制和管理, 天然氣計(jì)量管理從影響測(cè)量結(jié)果的各個(gè)方面、各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全過程的、動(dòng)態(tài)的科學(xué)管理;
(4)入世后, 為了與標(biāo)準(zhǔn)接軌, 我國(guó)天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)一步發(fā)展和完善, 目前天然氣計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)已基本構(gòu)成完整的體系, 正逐步由單一標(biāo)準(zhǔn)向多重標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展;
(5)隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 人們對(duì)天然氣計(jì)量的重視和管理觀念的根本性轉(zhuǎn)變, 不僅對(duì)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量器具的使用及相應(yīng)人員進(jìn)行管理, 并且加強(qiáng)了對(duì)儀表采購選型、安裝使用、質(zhì)量監(jiān)督、過程控制、數(shù)據(jù)管理和實(shí)流檢定的管理, 以避免計(jì)量糾紛。
3、對(duì)天然氣計(jì)量工作的幾點(diǎn)建議
(1)隨著3C(Control ,Communication ,Computer)技術(shù)的發(fā)展, 計(jì)量裝置和儀表的準(zhǔn)確度不斷提高, 計(jì)量結(jié)果也越準(zhǔn)確。建議在條件允許下, 采用孔板閥節(jié)流裝置由計(jì)算機(jī)進(jìn)行采樣處理和計(jì)算, 引入先進(jìn)儀表提高一次檢測(cè)部件的準(zhǔn)確性, 減少人為因素的影響。
(2)隨著油氣田生產(chǎn)中大量的應(yīng)用先進(jìn)設(shè)備、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)方法, 要讓先進(jìn)的儀表和管理辦法充分發(fā)揮其強(qiáng)大的功能, 必須提高計(jì)量人員的綜合素質(zhì)。
(3)企業(yè)內(nèi)應(yīng)設(shè)專門的監(jiān)督機(jī)構(gòu), 對(duì)計(jì)量?jī)x表和節(jié)流裝置定期開展計(jì)量檢查工作, 確保計(jì)量裝置按照統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量, 使計(jì)量工作做到“公平、公正、準(zhǔn)確、合理" , 促進(jìn)計(jì)量工作的規(guī)范化和法制化。
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