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  時(shí)間:2023-12-28 09:04:28

對氣體渦輪流量計應用探討

摘要:氣體渦輪流量計因靈敏度重復性好、量程比寬、結構緊湊等特點(diǎn)而廣泛應用于貿易計量。渦輪流量計的計量性能,針對渦輪流量計檢定和使用兩方面,選取了1臺渦輪流量計進(jìn)行測試實(shí)驗,不同介質(zhì)標準裝置測試渦輪流量計計量性能的影響,從工況條件、安裝方式維護保養等方面闡述了渦輪流量計的應用,指導了渦輪流量計的現場(chǎng)應用,保證了流量計量值的準確可靠。
0引言
  隨著(zhù)我國天然氣工業(yè)的快速發(fā)展,用于天然氣計量的流量計數量日益增多,天然氣貿易計量直接涉及到貿易雙方巨大的經(jīng)濟利益,因此,確保流量計的計量準確度也就成為了供需雙方關(guān)注的焦點(diǎn)。分析了國內外渦輪流量計的標準,對渦輪流量計的檢定和使用方式進(jìn)行了探討。
1渦輪流量計的技術(shù)標準
  目前主要采用《氣體渦輪流量計》技術(shù)標準來(lái)設計渦輪流量計。在方便用戶(hù)、環(huán)保等方面做出了更為詳細的規定,是國際上應用最廣泛的標準之一。
  采用國家標準GB/T18940來(lái)指導渦輪流量計的應用。在精度穩定性量程比等主要指標上與國際標準ISO9951都非常相近,而在耐久性要求、機械計數器要求等其他指標上歐洲《prEN12261》的規定則更為詳細。
2渦輪流量計的檢定
2.1檢定方式
  氣體渦輪流量計按照標準,首先需要對流量計進(jìn)行檢定,待檢定合格后,才能開(kāi)展貿易計量工作。目前國內天然氣用流量計的實(shí)流檢定主要有兩種方式:一種是使用空氣為介質(zhì)在常壓下檢定;另一種是使用天然氣為介質(zhì)在正壓下檢定。毫無(wú)疑問(wèn),在流量計實(shí)際工況條件下進(jìn)行檢定是檢定的最佳方式,然而,并不是總能用理想的流體進(jìn)行檢定。對于氣體流量計,大多數檢測裝置都采用空氣進(jìn)行檢定,多數情況下是在常壓條件下檢定。因此,這兩種檢定方式的檢定結果在現場(chǎng)計量中是否存在著(zhù)差異。
2.2實(shí)驗研究
  兩種檢定方式的檢定結果在現場(chǎng)計量中的差異,選取了1臺0.5級的DN50渦輪流量計,分別在2套以常壓空氣為介質(zhì)和1套以中壓天然氣為介質(zhì)的臨界流文丘里噴嘴標準裝置上進(jìn)行測試,并按JJG1037--2008《渦輪流量計》檢定.規程對數據進(jìn)行處理分析。
2.2.1數據處理和分析
  渦輪流量計數據統計見(jiàn)表1,渦輪流量計在不同實(shí)驗室測試的對比曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。
 
  當渦輪流量計分別安裝在空氣和天然氣標準裝置上時(shí),從圖1中明顯看出,在幾個(gè)實(shí)驗室共同測試的40~100m³/h流量范圍內,用空氣為介質(zhì)流量計檢定的儀表系數大于用天然氣為介質(zhì)流量計檢定的儀表系數,在圖中儀表系數偏差最大處為0.5%左右;在25~40m³/h流量范圍內,用空氣為介質(zhì)流量計檢定的儀表系數大于用天然氣為介質(zhì)流量計檢定的儀表系數,在圖中儀表系數偏差最大處為0.7%左右。
 
2.2.2流量計檢定儀表系數的數據處理與分析
  將渦輪流量計在天然氣裝置和空氣裝置上的測試數據,按渦輪流量計檢定規程計算檢定K系數匯總于表2。從表2可以看出,在本次比對實(shí)驗測試中,以空氣為介質(zhì)的標準裝置常壓下得出的流量計K系數大于以天然氣為介質(zhì)的標準裝置0.8MPa壓力下得出的流量計K系數,平均差值約為0.45%。
 
2.2.3分析結論
  在實(shí)驗測試中發(fā)現,渦輪流量計在以空氣為介質(zhì)檢定的K系數大于以天然氣為介質(zhì)檢定流量計的K系數。如果渦輪流量計在實(shí)際使用中使用空氣檢定的K系數,則測得的流量比實(shí)際流量偏小,壓力相差越大,流量偏差也越大。從這個(gè)結果可以看出,渦輪流量計所得出的結論符合歐洲標準EN12261和GB/T21391---2008《用氣體渦輪流量計測量天然氣流量》所規定的“在使用壓力大于0.4MPa時(shí),使用壓力范圍:0.5pesn≤p≤2.Opee的要求一致(p表示流量使用壓力,pteat表示流量計檢測壓力)。
  因此,國內用于天然氣計量的流量計,應盡量在天然氣標準裝置上檢定,否則會(huì )給現場(chǎng)計量帶來(lái)較大影響,同時(shí),工作狀態(tài)與檢定狀態(tài)不同時(shí),應進(jìn)行合理的修正,保證量值傳遞的準確。
3渦輪流量計的使用
  為了使檢定合格的渦輪流量計在現場(chǎng)正常運行,需要注意以下幾方面的問(wèn)題。
3.1天然氣氣質(zhì)對渦輪流量計的影響
1)在實(shí)際使用過(guò)程中,渦輪流量計經(jīng)常會(huì )出現臟污情況,從而影響流量計葉輪的轉動(dòng),如不進(jìn)行處理,就會(huì )影響流量計脈沖輸出。
2)表體內壁及上游直管段的表面粗糙度變化引起流速分布的變化,從而影響流量計的精度和穩定性。不同的渦輪流量計的傳感器敏感程度各不相同。一般來(lái)說(shuō),臟污堆積對口徑小的渦輪流量計較之口徑大的渦輪流量計的影響大。
3.2工況條件對渦輪流量計的影響
  由于渦輪流量計渦輪慣性的存在,在流量波動(dòng)頻繁的場(chǎng)合不宜使用,否則會(huì )降低計量精度。同時(shí),要比較正確地估計用氣量的峰谷值和介質(zhì)的壓力情況,確定流量計的規格。從渦輪流量計誤差特性曲線(xiàn)可以看出,應使流量計的工作流量范圍在20%Qmax~80%Qmax(Qmax為流量計的最大流量)之間。
  當被測介質(zhì)流量小于所選流量計的20%Qmax以下時(shí),介質(zhì)流體在管道中流速遲緩處于層流狀況,流量計的測量線(xiàn)性變差,難以達到用戶(hù)要求的計量精度。當介質(zhì)工況流量大于所選流量計的80%Qmax時(shí),渦輪轉速將變的很快,減速軸承和支架的磨損會(huì )影響渦輪流量計的使用壽命。
3.3渦輪流量計在安裝中的要求
1)介質(zhì)流體流速分布不對稱(chēng)和旋渦流是影響渦輪流量計測量精度的重要原因,要清除流速不對稱(chēng)和旋渦流則需要在渦輪流量計前端有足夠長(cháng)的直管段;
2)渦輪流量計的安裝位置不能有激烈的機械震動(dòng)和強的電磁干擾;
3)渦輪流量計安裝時(shí),密封墊不得突人管道中,流量計與管路軸線(xiàn)目測不得有明顯偏差.不得產(chǎn)生安裝應力。
3.4對壓力、溫度測量精度的要求
根據氣體狀態(tài)方程:
 
  式中:V0為標準狀態(tài)下的體積(m³);V為工作狀態(tài).下的體積(m³);p為流量計壓力檢測點(diǎn)處的絕對壓力(kPa);Po為標準大氣壓(kPa);T0為標準狀態(tài)下的絕對溫度(K);T為介質(zhì)工況條件下的絕對溫度(K);Z為氣體壓縮因子。
  從公式可以看出,誤差主要集中在壓力、溫度的檢測精度兩方面,在發(fā)現流量、溫度、壓力值與實(shí).際偏差較大或示值不穩定時(shí),或與以前經(jīng)驗數值存在較大偏差時(shí),要及時(shí)處理。
3.5帶機械讀數渦輪流量計的要求
  對于有機械讀數帶修正儀的渦輪流量計,除抄取標況體積值之外,同時(shí)應該及時(shí)比對基表讀數與修正儀上的工況流量是否一致,兩者正常情況下應該是相差不大的。
3.6流量計拆卸要求
  工藝管道檢修時(shí)應拆下流量計,然后用干凈的布把流量計兩端包好,防止污物、鐵屑等落人流量計將渦輪葉片損壞。
3.7流量計的日常檢查
  為保證渦輪流量計長(cháng)期正常工作,應加強儀表的運行檢查,監測葉輪旋轉情況,如聲音異常應及時(shí)卸下檢查傳感器內部零件,渦輪軸承磨損嚴重或葉片損壞的,必須維修更換,并重新檢定。
3.8流量計的日常維護
  有潤滑油或清洗液注人口的傳感器,應按要求定期注人潤滑油或清洗液,保證葉輪良好運行。在無(wú)潤滑油情況下長(cháng)期連續運行,勢必造成致命磨損,阻尼力增加而導致運行變慢,計量結果產(chǎn)生負差并且影響使用壽命。
4建議
  為保證氣體渦輪流量計的現場(chǎng)計量性能,需要正確使用流量計,并進(jìn)一步深入不同介質(zhì)和壓力標準裝置檢定渦輪流量計的差異,以及影響渦輪流量計測量誤差的關(guān)鍵因素,以指導現場(chǎng).流量計的使用,保證流量計現場(chǎng)計量量值的準確可靠。

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