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天然气流量计原理及选型分析

发表时间:2020-07-27 10:03作者:恩耐德测控

天然气的流量测量目前主要应用于贸易结算较为常见,我国天然气贸易计量是在法定要求的质量指标下以体积或能量的方法进行交接计量,现阶段大部分还以以体积计量为主。

目前,我国用于天然气流量测量的流量计产品大致有:气体腰轮流量计、气体超声波流量计、气体涡轮流量计、流体振动流量计、差压式流量计和孔板流量计等,下面是各流量计的对比。

一、气体腰轮流量计

气体腰轮流量计又称之为罗茨流量计,不仅可用来计量干气,也可以来计量湿气。由于孔板流量计和涡轮流量计不适应测量含有液滴的伴生气,气体腰轮流量计因没有严格要求,所以相对具有一定的优越性。此外,其另一优点是对流动脉动不敏感。

但在测量天然气时要注意以下几点:

1、一般在流量计的上游应加装一定目数的过滤器,以防止流量计被卡、堵,并要定期排污以及检查和清洗过滤网

2、为了防止流量计计量腔积液,流量计尽量垂直安装,或高出工艺管线,并要定期排出积液

3、流量计投用前必须保证管道内没有焊渣等杂质,并开旁路,防止流量计转子高速运行,损坏流量计

4、必须经常性观察留意流量计前后的压力,及时判断故障

此外,气体腰轮流量计还有一个很大的缺点,就是腰轮高速转动时噪声较大。

二、气体超声波流量计

气体超声波流量计工作原理:一个探头发射信号穿过介质、被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差,根据流速和时间差之间的换算关系,进而可以得到气体的流量。口径为DN25-DN200,流量范围1m3/h-2000m3/h、具有始动量低(0.02m3/h),使用精度高(优于±1.0%),量程比可达1:600,无机械可动部件,长期使用几乎免维护等特点。其价格较高,一般用于高要求的场合。

三、气体涡轮流量计

气体涡轮流量计优点是结构简单,安装方便外形尺寸相对较小精确度高重复性好范围度宽可达到15∶1~25∶1,在高压输气的情况下,范围度还可进一步增大其输出为脉冲频率信号,因此在同可编程流量显示表配用时,容易得到较低的系统不确定度。具有结构简单轻巧,重量轻,压力损失小,运行稳定可靠等特点。适用于流量变化不大,中高流速介质洁净的管道,是燃气输配中常用的仪表。其不足之处是涡轮高速转动,轴承与轴之间机械摩擦,寿命不很长,因此应注意润滑,可利用制造厂所提供的润滑手段,定期补给润滑油。另外,高速流动的气体中如果含有较大的固体颗粒,很容易将涡轮叶片打坏,因此,涡轮流量计前的管道上应加装过滤器。

四、旋进旋涡流量计

旋进旋涡流量计是目前国内一些小型天然气配气站首选的流量计产品,其具有工作温度范围宽范围度大雷诺数在一定范围内,不受流体温度、压力、密度和黏度影响适用性强,除含有较大颗粒或较长纤维杂质外,一般不需装过滤器对上下游直管段要求较低,取上游4D和下游2D直管段即可输出频率同体积流量成线性关系。其不足之处是压损较大,其次,旋进旋涡流量计属流体振动式流量计,对于管道振动和电磁干扰较敏感,所以只能在振动较小、无电磁干扰的环境中使用。

五、涡街流量计

涡街流量计目前一般在工矿企业的天然气内部考核和能源消耗的计量应用较多,其有着整体结构设计合理,动态测量范围宽,压力损失小仪表主体可采用不锈钢材质制造,适用于腐蚀性介质的测量仪表无可动部件,安装维护简单现场液晶显示,脉冲、4~20mA输出或485串行通讯接口,可与工业自动化系统连接等诸多优点。其最大的缺点就是特点怕振动,怕电磁干扰。

六、差压式流量计

差压式流量计包括检测件为标准节流装置和均速管等。它是应用历史悠久,实践经验丰富成熟,标准规范完善,品种规格齐全的一类流量计,廿十世纪50年代以前它可能是唯一的天然气流量计。它有许多不足之处:如测量精度一般,现场安装条件要求高,压损大,范围度窄等等;针对上述不足,近年国内生产厂推出一系列改进办法,如一体式差压流量计、定值节流件、可换孔板节流装置、采用标准喷嘴等等,再加80年代以后差压式流量计的两个组成部分:差压变送器和流量显示仪有突出的进展。

七、孔板流量计

几十年来人们已经总结了几十项针对天然气计量的专项研究和实践应用,在量的基础上发生了质的飞跃,其标志就是标准化,即使用标准孔板流量计,其可以无须进行实流校准而确定信号与流量的关系,并估算其测量误差,是目前在全部流量计中是惟一达到此标准的。为了消除自身存在的输出信号为模拟信号、重复性不高、范围度窄、压损大等重大缺点,采用了微电子技术、计算机技术、定值节流件和标准喷嘴等技术装置,使其技术水平有了进一步提高。

八、选型考虑因素

仪表性能方面:精确度、重复性、线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号输出特性、响应时间等;

流体特性方面:流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、磨损、腐蚀、结垢、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、电导率、声速、混相流、脉动流等;

安装条件方面:管道布置方向、流动方向、上下游管道长度、管道口径、维护空间、管道振动、接地、电源、辅属设备、防爆等;

环境条件方面:环境温度、湿度、安全性、电磁干扰等;

经济因素方面:购置费、安装费、维修费、校验费、使用寿命、运行费、备品备件等。

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