稀油流量計的工作原理及影響準確性因素分析
點擊次數(shù):1878 發(fā)布時間:2020-11-06 06:17:14
1渦輪流量計的工作原理
渦輪流量計屬于速度式流量計,在管道中安裝一臺自由轉動、軸與管道同心的葉輪,當被測氣體流過傳感器時,在氣流作用下,葉輪受力旋轉,其轉速與管道平均流速成正比,葉輪轉動會周期地改變磁電轉換器的磁阻值,使檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的感應電勢,即電脈沖信號。該信號經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示,渦輪流量計工作原理如圖1所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉速成正比,流量計算如式(1)所示:
式中:qVf———工況體積流量,m3/s;N———渦輪流量計的脈沖數(shù);K———渦輪流量計儀表系數(shù),1/m3。
2稀油流量計系統(tǒng)的組成
稀油流量計系統(tǒng)如圖2所示,一般由渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計算機5部分組成。渦輪流量計是該計量系統(tǒng)的核心,壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號。色譜實時在線分析管道中的天然氣組分,以確定天然氣的壓縮因子。流量計算機則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進行運算分析,得到標準狀況下的氣體體積流量,并用于計量交接,同時保存相應的流量歷史數(shù)據(jù)。
3影響稀油流量計系統(tǒng)準確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標準狀況下的體積流量進行結算,標況下的體積流量計算如式(2)所示:
式中:qVn———標況下的體積流量,m3/s;pabs———工況下測得的氣體的絕對壓力,kPa;pn———標況下的參比壓力,101.325kPa;Tn———標況下的參比熱力學溫度,293.15K;T———工況下測得的氣體熱力學溫度,K;Zn———標況下的氣體壓縮因子;Z———工況下的氣體的壓縮因子。
由式(2)可知,影響稀油流量計系統(tǒng)準確性的主要因素有:工況體積流量是否準確;壓力、溫度在工況條件下的測量是否準確;氣體的組分分析是否準確以及流量計算機的設置是否正確等。
4解決措施
4.1保證渦輪流量計的正常運行
渦輪流量計安裝時應確保流量計的上游前、下游后具有一定長度的直管段,一般要求上游直管段長度不低于20D,D為管道公稱直徑,下游直管段不低于5D,以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測量誤差。流量計應工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi),瞬時流量應在分界流量以上,以保證其測量的準確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置,其選用和正常運行直接關系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
4.2確保壓力和溫度的測量準確
壓力變送器、溫度變送器應具備限值報警、修改保護等功能?,F(xiàn)場人員應定時核查計量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場變送器就地顯示值是否一致,定期利用校準儀器檢查儀表的零位,防止零位漂移,對于超過儀表允許誤差的應及時更換或者送專業(yè)授權機構檢定、校準。
4.3加強對天然氣組分的分析
對于多氣源的計量系統(tǒng),建議設置在線氣體色譜分析儀,在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計算機以實現(xiàn)天然氣組分的實時更新。色譜分析儀應定期利用標準氣體標定,確保正常工作。對于未設置色譜分析儀的計量系統(tǒng)應定期采集天然氣送專業(yè)機構化驗,同時要加強與鄰近配置有色譜分析儀的計量系統(tǒng)的組分數(shù)據(jù)比對,防止氣體組分發(fā)生較大變化時,預設在流量計算機中的氣體組分數(shù)據(jù)未及時更新而造成計量誤差。
4.4流量計算機的設置要合理
對于控制室設置有流量計算機的計量系統(tǒng)應根據(jù)渦輪流量計的檢定結果,及時修改計算機中設置的儀表系數(shù),確保工況流量傳輸?shù)臏蚀_。要根據(jù)現(xiàn)場工藝情況以及儀表性能,正確選擇小流量切除的工況點,對于具有壓力、溫度傳輸故障自動補償功能的流量計算機要根據(jù)工況設置壓力、溫度的預設值,同時要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報警點,以確保流量計算機的正常運行。
5結束語
天然氣計量的準確性直接關系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益。渦輪計量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計量設備,其計量的準確性顯得尤為重要,影響因素也會在不同工況下有所差異,需要現(xiàn)場人員加強維護,合理分析,科學制訂對策,才能進一步提高渦輪計量系統(tǒng)的準確性。
渦輪流量計屬于速度式流量計,在管道中安裝一臺自由轉動、軸與管道同心的葉輪,當被測氣體流過傳感器時,在氣流作用下,葉輪受力旋轉,其轉速與管道平均流速成正比,葉輪轉動會周期地改變磁電轉換器的磁阻值,使檢測線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化,產(chǎn)生周期性的感應電勢,即電脈沖信號。該信號經(jīng)放大器放大后,送至顯示儀表顯示,渦輪流量計工作原理如圖1所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉速成正比,流量計算如式(1)所示:
式中:qVf———工況體積流量,m3/s;N———渦輪流量計的脈沖數(shù);K———渦輪流量計儀表系數(shù),1/m3。
2稀油流量計系統(tǒng)的組成
稀油流量計系統(tǒng)如圖2所示,一般由渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計算機5部分組成。渦輪流量計是該計量系統(tǒng)的核心,壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號。色譜實時在線分析管道中的天然氣組分,以確定天然氣的壓縮因子。流量計算機則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進行運算分析,得到標準狀況下的氣體體積流量,并用于計量交接,同時保存相應的流量歷史數(shù)據(jù)。
3影響稀油流量計系統(tǒng)準確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標準狀況下的體積流量進行結算,標況下的體積流量計算如式(2)所示:
式中:qVn———標況下的體積流量,m3/s;pabs———工況下測得的氣體的絕對壓力,kPa;pn———標況下的參比壓力,101.325kPa;Tn———標況下的參比熱力學溫度,293.15K;T———工況下測得的氣體熱力學溫度,K;Zn———標況下的氣體壓縮因子;Z———工況下的氣體的壓縮因子。
由式(2)可知,影響稀油流量計系統(tǒng)準確性的主要因素有:工況體積流量是否準確;壓力、溫度在工況條件下的測量是否準確;氣體的組分分析是否準確以及流量計算機的設置是否正確等。
4解決措施
4.1保證渦輪流量計的正常運行
渦輪流量計安裝時應確保流量計的上游前、下游后具有一定長度的直管段,一般要求上游直管段長度不低于20D,D為管道公稱直徑,下游直管段不低于5D,以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測量誤差。流量計應工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi),瞬時流量應在分界流量以上,以保證其測量的準確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置,其選用和正常運行直接關系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性。
4.2確保壓力和溫度的測量準確
壓力變送器、溫度變送器應具備限值報警、修改保護等功能?,F(xiàn)場人員應定時核查計量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場變送器就地顯示值是否一致,定期利用校準儀器檢查儀表的零位,防止零位漂移,對于超過儀表允許誤差的應及時更換或者送專業(yè)授權機構檢定、校準。
4.3加強對天然氣組分的分析
對于多氣源的計量系統(tǒng),建議設置在線氣體色譜分析儀,在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計算機以實現(xiàn)天然氣組分的實時更新。色譜分析儀應定期利用標準氣體標定,確保正常工作。對于未設置色譜分析儀的計量系統(tǒng)應定期采集天然氣送專業(yè)機構化驗,同時要加強與鄰近配置有色譜分析儀的計量系統(tǒng)的組分數(shù)據(jù)比對,防止氣體組分發(fā)生較大變化時,預設在流量計算機中的氣體組分數(shù)據(jù)未及時更新而造成計量誤差。
4.4流量計算機的設置要合理
對于控制室設置有流量計算機的計量系統(tǒng)應根據(jù)渦輪流量計的檢定結果,及時修改計算機中設置的儀表系數(shù),確保工況流量傳輸?shù)臏蚀_。要根據(jù)現(xiàn)場工藝情況以及儀表性能,正確選擇小流量切除的工況點,對于具有壓力、溫度傳輸故障自動補償功能的流量計算機要根據(jù)工況設置壓力、溫度的預設值,同時要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報警點,以確保流量計算機的正常運行。
5結束語
天然氣計量的準確性直接關系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟效益。渦輪計量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計量設備,其計量的準確性顯得尤為重要,影響因素也會在不同工況下有所差異,需要現(xiàn)場人員加強維護,合理分析,科學制訂對策,才能進一步提高渦輪計量系統(tǒng)的準確性。