燃?xì)庀到y(tǒng)計(jì)量調(diào)壓站中流量計(jì)的選型
摘 要: 天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)能源和化工原料 ,人們普遍重視計(jì)量的準(zhǔn)確性。 本文介紹了幾種天然氣流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn) ,然后對(duì)城市燃?xì)庀到y(tǒng)計(jì)量調(diào)壓站中流量計(jì)選型 ,詳細(xì)闡述了氣體渦輪流量計(jì)安裝時(shí)的注意事項(xiàng) ,對(duì)計(jì)量調(diào)壓站流量計(jì)的選型和安裝有一定的指導(dǎo)意義。
近年來(lái) ,燃?xì)馐聵I(yè)得到了迅猛的發(fā)展。人們對(duì)商品天然氣計(jì)量技術(shù)的研究和發(fā)展越來(lái)越重視。 外國(guó)先進(jìn)的計(jì)量?jī)x表也不斷進(jìn)入我國(guó) ,在一些貿(mào)易計(jì)量交接口發(fā)揮著重要作用 ,同時(shí)促使了我國(guó)天然氣計(jì)量水平的逐步提高。
1、國(guó)內(nèi)常用流量計(jì)：
目前我國(guó)的天然氣計(jì)量水平與國(guó)際先進(jìn)水平相比還有很大差距。 主要表現(xiàn)在: 計(jì)量?jī)x表質(zhì)量 (復(fù)檢合格率不高 ) ,儀表配套性差 (缺少通用智能二次表 ) ,計(jì)量系統(tǒng)配套性差 (在線檢定溯源率 )。 國(guó)內(nèi)用于貿(mào)易計(jì)量的流量計(jì)主要有以下幾種。
1. 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(guò)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)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)格便宜等。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;計(jì)量準(zhǔn)確度受安裝條件影響很大[1 ]; 不能直讀出計(jì)量結(jié)果 ,使用不便。
1. 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(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)來(lái)計(jì)量氣體流量的一種裝置。 渦輪流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是: 測(cè)量范圍 (量程比 )寬 ,重復(fù)性好 ,準(zhǔn)確度高 ,結(jié)構(gòu)輕便 ,輸出為脈沖頻率信號(hào) ,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[2 ]。
1. 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(lái)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 ,量程大 ( 10∶ 1)。該流量計(jì)要求介質(zhì)非常干凈 ,否則轉(zhuǎn)子易卡住。對(duì)于城市燃?xì)庥?jì)量 ,腰輪轉(zhuǎn)子卡住就意味著切斷供氣 ,這造成的損失往往不可估量 ,這是不允許發(fā)生的。 因此 ,它的應(yīng)用受到一定影響。
1. 4、渦街流量計(jì)：
它無(wú)可動(dòng)部件 ,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≥ 4000,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 ,作貿(mào)易計(jì)量的可靠性差。而且未進(jìn)行天然氣壓縮因子的修正 ,隨著流經(jīng)流量計(jì)壓力的增大 ,流量計(jì)的誤差也增加 ,例如在 0. 5M Pa(絕壓 )、 10℃ ,就有 1.0% 的誤差 ,因此 ,推廣量也很少。
1. 5、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)：
***近幾年來(lái) ,旋進(jìn)旋渦流量計(jì)在一些油田伴生氣計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用。 DN25～ DN 200口徑的流量計(jì)在油田的計(jì)量間、中轉(zhuǎn)站常可見(jiàn)到。這種流量計(jì)無(wú)機(jī)械磨損 ,不會(huì)有卡、堵現(xiàn)象 ,測(cè)量流量比較大 ,更換檢測(cè)元件勿需要標(biāo)定 ,由于它的結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、使用方便 ,在石油、化工等內(nèi)部計(jì)量 ,特別是在系統(tǒng)總計(jì)量中得以應(yīng)用。一般情況下誤差在 1. 05% 之間 ,隨著微電子技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 ,可以預(yù)料它在天然氣計(jì)量中將是一個(gè)很有發(fā)展前途的流量測(cè)量?jī)x[3 ]。
1. 6、超聲流量計(jì):
它是利用超聲波束在液體中傳播時(shí)間的差異求得液體的流量。氣體超聲流量計(jì)特點(diǎn)為準(zhǔn)確度高 ,可達(dá)± 0. 5% ;范圍度寬 ,大口徑流量計(jì)可達(dá) 100∶ 1以上;***大口徑流量計(jì)可做到 1600mm以上;無(wú)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% 。 目前不足之處為: 只適用于中大口徑 ; 價(jià)格昂貴[4 ]。
1. 7、氣體羅茨流量計(jì):
因其故障率低 ,所以具有一定的優(yōu)越性。氣體羅茨流量計(jì)對(duì)流場(chǎng)沒(méi)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^(guò)濾器來(lái)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。
2、計(jì)量調(diào)壓站中流量計(jì)的選型：
選型是流量計(jì)使用中***先遇到問(wèn)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(guò)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(gòu)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)在石油計(jì)量系統(tǒng)工作幾十年的計(jì)量人員來(lái)說(shuō) ,對(duì)于天然氣等氣體計(jì)量 ,往往會(huì)不加思索地選擇孔板流量計(jì) ,會(huì)認(rèn)為這是早已定論的。但深入分析后就清楚地看出孔板是不合適的。 城市燃?xì)庥?jì)量調(diào)壓站的下游往往是眾多的分散用戶 ,有的甚至是清一色的居民。 在做飯時(shí)間大家都用氣 ,流量***大 ,兩頓飯之間基本都不用氣 ,流量***小。起伏如此大的流量范圍用一塊量程比為 3∶ 1的孔板是肯定不適用的 ,在小于孔板***小流量時(shí)就不計(jì)量了。 例如某塊孔板量程為 400～ 1200m3/h ,當(dāng)只有幾戶居民在用氣 ,流量小于 400m3/h 時(shí) ,供氣方就要虧損。腰輪流量計(jì)萬(wàn)一卡住 ,等于切斷氣源 ,因此腰輪流量計(jì)也不能用。
旋進(jìn)旋渦流量計(jì)因壓力損失較大 (且國(guó)產(chǎn)表抗干擾能力差 ) ,對(duì)于計(jì)較壓損的調(diào)壓站也是不適用的。
***后 ,還是選中了渦輪流量計(jì) ,主要使用國(guó)外先進(jìn)的高質(zhì)量氣體渦輪流量計(jì)。它量程寬 ,測(cè)量范圍度可達(dá) 20∶ 1～ 30∶ 1,在高壓輸氣的情況下測(cè)量范圍還可以增大;壓損小;準(zhǔn)確度不低于 1級(jí) ,其受流場(chǎng)變化的影響比孔板流量計(jì)小。比較而言 ,渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊 ,尺寸小。 安裝方便 ,費(fèi)用低。 另一個(gè)顯著特點(diǎn)是: 脈沖輸出 ,更方便與計(jì)算機(jī)配套使用。 它們都解決了葉輪軸承耐用、耐較臟介質(zhì)、抗干擾、維護(hù)量極少等問(wèn)題。 如軸承采用波音飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承材料、設(shè)計(jì)為全密封狀態(tài) ,使臟介質(zhì)很難影響到軸承部位等。據(jù)資料介紹 ,優(yōu)質(zhì)的流量計(jì)都能保證在使用 8～ 15 年后仍能保持原來(lái)的準(zhǔn)確度。
3、氣體渦輪流量計(jì)的安裝：
氣體渦輪流量計(jì)常見(jiàn)的安裝方式如圖 1所示。
安裝時(shí)要注意以下幾點(diǎn):
?、侔惭b前 ,當(dāng)用微小氣流吹動(dòng)葉輪時(shí) ,葉輪應(yīng)能轉(zhuǎn)動(dòng)靈活 ,并沒(méi)有無(wú)規(guī)則的噪聲 ,計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)動(dòng)正常 ,無(wú)間斷卡滯現(xiàn)象 ,則流量計(jì)可安裝使用。
?、跍u輪氣體流量計(jì)一般應(yīng)水平安裝 ,必要時(shí) ,也可以垂直安裝。
?、蹏?yán)禁過(guò)濾器和流量計(jì)直接相連。
過(guò)濾器和流量計(jì)之間必須加一定長(zhǎng)度的直管段 ,其內(nèi)徑為 Dg,與流量計(jì)的口徑相同 ,長(zhǎng)度應(yīng)不小于 15Dg(如果流量計(jì)前安裝有整流器 ,那么其長(zhǎng)度減少至 10Dg);渦輪流量計(jì)的后端也應(yīng)加一內(nèi)徑為Dg ,長(zhǎng)度應(yīng)不小于 5Dg 的直管段[ 5]。
?、苋袅髁坑?jì)安裝于水套爐前測(cè)流量計(jì)離水套爐的距離應(yīng)大于 2m。
⑤流量計(jì)安裝時(shí) ,應(yīng)保證法蘭螺栓均勻受力 ,以免影響密封效果。
?、拗惫芏闻c標(biāo)準(zhǔn)法蘭必須先焊好 ,后與流量計(jì)相連接。
?、叻ㄌm盤連接處管道內(nèi)徑處不應(yīng)有凸起部分。
?、鄿囟扔?jì)應(yīng)安裝在渦輪流量計(jì)的上游側(cè) ,距渦輪流量計(jì)入口距離不小于 15Dg的位置 ,或者把溫度計(jì)安裝在流量計(jì)下游側(cè)的位置。
?、崃髁空{(diào)節(jié)閥應(yīng)安裝在流量計(jì)的下游側(cè)直管段以后。
4、產(chǎn)品選型：
5、結(jié)束語(yǔ)：
在選擇氣體渦輪流量計(jì)量程時(shí) ,平常流量為流量計(jì)***大流量的 70% ～ 80%左右 ,***大流量一般不超過(guò)流量計(jì)允許***大流量的 120% ,持續(xù)時(shí)間不允許超過(guò)半小時(shí)。 而對(duì)流量計(jì)流量范圍的超下限往往忽視 ,而計(jì)量誤差影響因素較大的多來(lái)之于此 ,選擇時(shí)應(yīng)引起注意。