天然氣(qì)計量與影響(xiǎng)分析 發布時(shí)間:2025-12-15
1 差壓式流(liú)量計 在天然(ran)氣中使用的(de)差壓式流量(liàng)計 主要是标(biāo)準孔闆流量(liàng)計。孔闆流量(liàng)計經過多年(nián)發展,技術已(yi)趨于成熟,而(ér)且有相應的(de)國家标準和(hé)規程支撐,在(zai)标準GB/T2624-2006、GB/T21446-2008中對 孔(kong)闆流量計 的(de)結構形式、技(jì)術要求等進(jìn)行了詳細描(miao)述。 1.1 孔闆流量(liàng)計的基本原(yuan)理 根據能量(liàng)守恒定律,在(zai)一定條件下(xià)動壓能和靜(jing)壓能可以相(xiàng)🔆互轉換,在安(ān)裝孔闆的位(wei)置,流體通過(guò)孔闆後流速(sù)加快🏃,導緻靜(jìng)壓能降低,通(tong)過測量孔闆(pan)前後的靜壓(ya)差就可推算(suan)出流體流量(liàng)大📐小。 根據标(biāo)準GB/T21446-2008,其流量計(jì)算實用公式(shi)爲: 式中:qvn—天然(ran)氣在标準參(cān)比條件下的(de)體積流量;Avn—體(tǐ)積流量計🏃量(liàng)系🔱數;C—流出系(xi)數;E—漸進速度(du)系數;d—孔闆開(kai)孔直徑(mm);FG—相對(duì)密度系數;ε—可(ke)膨脹系數;FZ—超(chao)壓縮系數;FT—流(liú)動溫度系數(shù);P1—孔闆上遊側(ce)取壓孔氣流(liu)絕對靜壓(MPa);Δp—氣(qi)體流經孔闆(pǎn)時産生的壓(ya)差(Pa)。 1.2 孔闆流量(liang)計準确性影(ying)響因素 爲全(quán)面分析影響(xiang)孔闆流量計(ji)準确性的影(ying)響因素,現主(zhǔ)要從👈天然氣(qi)的流體特性(xing)、孔闆流量計(jì)本身儀器性(xing)能、孔闆流量(liàng)計✏️的安裝以(yǐ)及使用環境(jìng)等多個方面(mian)進行分析。 (1)天(tiān)然氣本身流(liu)體特性影響(xiǎng)計量的準确(que)度主要表🐉現(xiàn)在兩🈲個方面(miàn),一方面是天(tiān)然氣本身的(de)壓力和溫度(dù)會随外界環(huan)境溫度的變(biàn)化而變化,從(cong)而導緻過大(dà)的密度、壓縮(suo)系數以及粘(zhan)度特性的🌂變(bian)化,影響計量(liang)準确性。另一(yī)方面天然氣(qì)含有雜質,雜(zá)質會腐蝕儀(yi)器的接觸☂️面(mian),特别是對孔(kong)闆直角入💜口(kou)邊緣和測量(liang)管内壁的沖(chong)涮和腐蝕,更(geng)是嚴重影響(xiǎng)孔闆計量的(de)準确性。 (2)孔闆(pan)流量計本身(shen)性能引起的(de)誤差主要有(you)以下幾個方(fāng)面:孔⭕闆入口(kou)直角銳利度(du);孔闆厚度誤(wù)差;節流📱件不(bu)同軸度;取壓(ya)孔加工🐉不規(guī)範或堵塞;孔(kong)闆上遊端面(miàn)平度;取壓位(wei)置;引壓管位(wèi)置偏低🔴造成(chéng)積液或引壓(yā)管過長等。 (3)孔(kong)闆流量計因(yin)安裝不當引(yin)進的誤差主(zhu)要表現在:管(guan)線布置偏離(lí),直管段長度(du)不符合GB/T21446-2008标準(zhun)要求。溫度傳(chuan)感器測溫元(yuan)件插入位置(zhi)不對,導緻溫(wen)度計量誤差(cha)偏大。 (4)使用環(huán)境的影響主(zhu)要表現在環(huán)境溫度和濕(shi)度的變化,以(yǐ)及電磁幹擾(rǎo)對電子元器(qì)件的影響。 2 速(sù)度式流量計(jì) 2.1 渦輪流量計(jì)的基本原理(li) 渦輪流量計(jì) 是以動量矩(ju)守恒原理爲(wei)基礎,流體作(zuò)用在軸向安(an)裝♌的葉輪🐆葉(ye)片上,使渦輪(lun)旋轉,渦輪的(de)旋轉速度随(sui)流量的變化(huà)而變化,根據(ju)☀️渦輪的轉數(shu)即可求出流(liu)量值,最後通(tōng)過電磁轉換(huàn)設備将渦輪(lun)的轉數變化(huà)✔️成電脈沖信(xìn)号,經二次儀(yi)表進行計算(suan)和🔆顯示。 流體(ti)在層流狀态(tai)時,流體的流(liú)動阻力與流(liu)體粘度、流量(liàng)成正比🐅。流體(tǐ)的阻力矩逐(zhú)漸增大,而機(jī)械阻力🈲矩可(ke)以忽略不計(ji),此時的儀表(biǎo)系數爲: 式中(zhong):Z—渦輪葉片數(shù)目;θ—葉片與軸(zhóu)線夾角;r—葉片(pian)平均半㊙️徑;A—流(liú)通🔞截面積;ρ—流(liú)體密度;μ—流體(tǐ)粘度;C1—常數。 流(liu)體在湍流狀(zhuang)态時,流體的(de)流動力矩與(yǔ)流量的平方(fang)、流體密度成(cheng)正比。此時的(de)儀表系數爲(wèi): 式中:C2—常數。 從(cóng)湍流狀态時(shí)的儀表系數(shù)可以看出,在(zài)這種情況下(xià),儀⭐表👅系數📐隻(zhī)與儀表結構(gòu)有關,而與流(liu)體的特性無(wu)關🐪,爲一🌍恒定(ding)常數。渦輪🤞流(liu)量計就是根(gen)據這一區間(jian)内來确定流(liú)量範圍。 2.2 渦輪(lun)流量計準确(que)性影響因素(sù)分析 流體特(te)性、表計安裝(zhuang)工藝以及使(shi)用環境等都(dou)會對渦☎️輪流(liú)量計的準确(què)性造成影響(xiǎng)。 (1)關于流體特(tè)性的影響。一(yi)方面,從渦輪(lun)流量計的原(yuan)理中可以看(kàn)🔴出,爲使儀表(biǎo)達到計量特(te)性,應使被測(ce)流體處于湍(tuan)流狀态,隻有(yǒu)在這種狀态(tài)下,儀表系數(shù)才不會跟随(suí)流量的變化(huà)而變⚽化。另一(yi)方面,流體的(de)⚽流速分布和(hé)旋渦流是影(yǐng)響其📱精确計(jì)量⭕的主要因(yīn)㊙️素,爲此在配(pei)管時要求在(zài)流量計上遊(you)♌有15D以上的直(zhí)管段,下遊部(bù)分配置4D以上(shàng)的直管段,目(mù)前實際✏️使用(yong)中渦輪流量(liang)計通常自帶(dài)整流器,安裝(zhuāng)時直管段可(ke)适🈲當縮短。 (2)渦(wo)輪流量計的(de)機械阻力、部(bù)件尺寸等也(yě)會影響計量(liang)精度。由于被(bèi)測流體不可(kě)避免的含有(you)雜質,會使渦(wo)輪🏃🏻♂️軸承磨損(sun)、葉輪腐蝕👈或(huò)者卡死,導緻(zhi)機械阻力增(zēng)大,部🥵件尺寸(cùn)變化影響精(jing)度💁,所以在💚現(xian)場使用時,需(xu)要在前端安(ān)裝過濾器。另(ling)外,渦輪流量(liàng)計若長期🥰超(chao)流量運行,會(huì)造成軸承過(guo)度磨損,使儀(yí)表系數改變(bian),導緻計量不(bú)💞準。 3 容積式流(liu)量計 3.1 腰輪流(liú)量計的基本(ben)原理 當流體(ti)流入流量計(ji)後,推動計量(liàng)室内部上方(fāng)的腰輪順時(shí)針旋轉,通過(guò)驅動齒輪帶(dài)動下方的腰(yao)輪逆時針旋(xuan)轉,上下腰輪(lún)交替旋轉,帶(dài)動流體不斷(duàn)地從計量室(shì)流出,流🈚體排(pái)出量爲4倍計(ji)量室有效容(rong)積。據此,腰輪(lún)每旋轉一次(cì)就有固定容(rong)積的流體排(pái)出,通♋過計算(suan)單位時間内(nèi)腰輪的動作(zuò)次數,即可求(qiú)出通過流量(liang)計的體積流(liu)量。 腰輪流量(liàng)計特性可用(yòng)測量通過的(de)體積誤差E描(miao)述🐅,通常表示(shi)🏃♂️爲: 式中:E—相對(dui)誤差;q—容室體(ti)積;α—齒輪比常(chang)數;ε—流體洩露(lu)量;Q—流體流量(liang)。 從體積誤差(chà)公式中可以(yǐ)看出,當流體(ti)流量很小時(shi)有ε≈Q,流量計無(wú)♻️法計數,測量(liang)誤差趨于無(wú)窮。當流體流(liú)量增大時,由(yóu)于進出口的(de)壓差也增大(dà),洩露量也随(suí)着增大,相應(yīng)地誤差E也🐆增(zēng)大。所以,在流(liu)體流量過小(xiǎo)和過大時,腰(yao)輪流量計的(de)誤差🛀都變化(huà)很大,隻有在(zai)😍一定的流量(liang)範圍内使用(yong)♻️時才能确保(bao)計量誤差的(de)恒定。 3.2 腰輪流(liu)量計準确性(xìng)影響因素分(fen)析 (1)影響腰輪(lun)流量計準确(que)性的一個很(hen)重要因素就(jiu)是流⭕體的洩(xiè)🌏露量。洩露量(liàng)是指從流量(liang)計入口流入(ru)後🐇,從轉♈動部(bù)件和外殼之(zhī)間的間隙流(liú)出,沒有被計(jì)量到的量。它(ta)的大🍓小與轉(zhuan)動部件和外(wài)殼間的間隙(xi)有直接關系(xi),當該間隙過(guo)大時,流量計(ji)的誤差穩定(ding)段🧑🏾🤝🧑🏼就會縮小(xiǎo),誤差增大,相(xiang)反♻️,流量計的(de)誤差穩定段(duàn)會增長,誤差(chà)減小。所以在(zài)使用時,要綜(zong)合考慮被測(cè)流體的清潔(jié)度和測量誤(wù)差要求,選擇(ze)合适間隙的(de)流量計。 (2)測量(liàng)範圍的選擇(ze)。從圖1的誤差(chà)曲線可以看(kan)出,腰輪流📧量(liàng)計隻有在一(yī)定的範圍内(nèi),其測量誤差(cha)才能保持一(yī)定,當超出該(gāi)範圍時,誤差(cha)将急劇增大(da)。 4 流量計選型(xing)對測量精度(dù)的影響 流量(liàng)計的選型不(bú)對将會影響(xiang)測量的精度(dù)以及使用🌈壽(shòu)命,特别是當(dang)流量計的口(kǒu)徑、規格、測量(liàng)範圍選擇不(bu)當時,會造🧡成(chéng)“大馬拉小車(chē)或小馬拉大(da)車”的現象,将(jiāng)嚴重影響計(jì)量的準确性(xìng)。所以在天然(ran)氣流量計的(de)選用時,應在(zài)了解各類型(xíng)🔞流量計計♈量(liang)原理和特性(xing)的基礎上,同(tong)時結合不同(tong)的天然🥵氣管(guan)路工況🐆和用(yong)戶流量需求(qiu)進行綜合考(kǎo)慮。幾種常用(yong)天然氣流量(liàng)計 的特點和(he)應用場合如(ru)表1所示。 5 流量(liang)計安裝維護(hù)對測量精度(du)的影響 在城(chéng)市天然氣流(liu)量計使用過(guo)程中經常出(chū)現流量計卡(kǎ)死不過氣、過(guò)氣不計量等(deng)問題,這就會(huì)造成計量糾(jiū)紛甚⚽至安❄️全(quan)事故,爲了避(bi)免以上問題(tí),保障流㊙️量計(ji)計量準确,就(jiu)要把🔴好流量(liang)計安裝關。包(bāo)括安裝流量(liàng)計前需要對(dui)管道進行吹(chuī)掃,防止焊縫(féng)、PE屑、管道🤟粉塵(chen)等雜物進入(rù)流量計。流量(liang)計前按要求(qiú)安裝過濾器(qì),定期對濾芯(xin)進行清洗更(geng)換。渦輪流量(liang)計一般水平(ping)安裝,按說明(míng)書保證直管(guan)段要求,腰輪(lún)流量計一般(bān)垂直安裝,有(yǒu)利🐕于腰輪流(liu)量計的自潔(jié)淨。在流量計(jì)的日常維護(hù)方面,包括對(dui)🔞渦輪和腰輪(lun)流量計♻️定期(qī)加油潤滑,對(dui)流量進行監(jian)控,防止長期(qī)超流量♈運行(háng),從而減🧑🏽🤝🧑🏻緩軸(zhóu)承磨損;對流(liu)量計進行定(dìng)期巡檢,對比(bi)管道中壓力(li)表和流量計(ji)壓力顯示是(shi)否有偏差;對(duì)比實際用氣(qì)情況和流量(liang)計計量數據(ju)是否一緻;對(duì)流量計進行(háng)周期檢定。 安(ān)裝遠程監控(kong)系統的流量(liàng)計計量櫃要(yao)做好接地保(bǎo)護,否則流量(liàng)積算儀可能(néng)會出現不過(guo)氣走字或遇(yù)打雷天氣,積(ji)算儀黑屏等(děng)問題。 6 結束語(yu) 随着城市天(tian)然氣不斷地(dì)發展,國家對(dui)節能減排和(hé)能源🚩計量的(de)重視,天然氣(qì)的準确計量(liang)将會變得越(yue)來越重要。根(gen)據各種不同(tóng)類型流量計(jì)的準确性影(ying)響因素分析(xī),在實際選🈲型(xíng)、安裝、使用和(hé)維護等環節(jiē)🌈盡量減少不(bu)利因素的影(ying)響,從而提高(gao)最✂️終計量的(de)準确性。
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