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天然气流量计发展趋势及选择原则
点击次数:523 发布时间:2015-03-03

在国内, 目前天然气流量计大多采用标准孔板节流装置构成的孔板流量计, 占天然气流量计量仪表的95 %以上。这主要是由于它具有坚固耐用、性能可靠、维修方便、按标准制造无需标定等优点, 从而得到广泛的使用。此外, 涡轮流量计和涡街流量计也在一定范围内得到了应用。
1.孔板流量计
在国外, 孔板流量计用于天然气流量计量占65 %以上, 流量量程一般为1∶3 ~ 1∶4 , 因此较广泛用于输气干线的站场。对于配气系统, 特别是城市供气系统, 由于流量变化较大, 一般要求达1∶10 , 所以较多地应用涡轮流量计或涡街流量计, 精度一般为1 .0级。对于小流量也有不少用户使用容积式流量计(CVM 或PD)。
节流装置类型的选择, 应综合考虑流体条件、管道条件、压损和运行准确度等要求。在选择出节流装置类型后, 应根据管道情况、流体参数、常用流量及相应的差压值等, 对标准节流装置进行设计计算,设计出节流件开孔直径和前、后管段等其它相应尺寸。
与节流装置配套使用的差压变送器, 应尽量简单、可靠、提高精度和增加功能。选择时应注意以下几点:(1)零部件的种类和数量应尽量少, 仅使用经过证明是可靠的零部件;(2)左右结构对称。从本质上消除产生误差的因素;(3)检测元件使用半导体复合型传感器, 可测量差压、静压和温度三个参量;(4)利用微处理补偿传感器的特性, 变送器的度一般可达到量程的0 .1 %, zui高可达0 .075 %;(5)在数字通信技术方面, 把通信信号重叠在4 ~ 20mA 变送器统一输出信号上, 使用手持通信器就能远距离地进行参数设定。这时变送器或灵巧变送器, 可构成全数字仪表控制系统。
在数显记录仪方面, 目前国内外记录仪发展到集记录技术、微机技术和软件技术之精华于一体的智能型记录。具有通用性强(可与热电偶、热电阻以及DDZ — Ⅱ 、Ⅲ型等各类变送器配合使用, 对温度、压力、流量等物理参数进行自动检测、显示和记录)、显示记录多种多样, 编程操作简单等优点。
2.涡轮流量计
在国内, 涡轮流量计一般用于小气量、气量变化较大的场所, 如城市供气系统等。但当前我国还未制定出相应的标准, 因此, 对这类流量计需要定期标定, 以确定其精度的可靠性。在国外, 涡轮流量计首先在欧州用于低压天然气计量。经过10 年的现场应用研究, 1963 年洛克维尔(Rockw ell)将其改进设计后用于美国的高压天然气流量计量。在美国同孔板流
量计一样, 涡轮流量计也有标准可循, 其标准为ANSI/ASME MFC —4M —1986 。在欧州涡轮流量计正在取代孔板而用于天然气的贸易计量。在澳大利亚丹姆皮尔(Dam pier)到佩思(Perth)的天然气管线, 所有的天然气计量也都采用涡轮流量计。
涡轮流量计压力和流量范围宽, 单独标定精度在±1 %内。在操作压力下, 对一个专门流量范围单独标定精度可达±0 .25 %。检定周期可达一年。目前气体涡轮流量计已被广泛应用于油、气生产现场计量, 天然气输送计量和用户分配计量, 以及许多工厂内部的各种工业气体测量。
3.涡街流量计
涡街流量计是随检测技术的发展而发展起来的, 即从zui初的热敏式、应变式、应力式、超声波式发展到电容式检测技术。现在在涡街流量计中多采用应力检测法来检测旋涡的频率, 但由于使用压电元件, 因此。一般来说检测出的频率与管道的振动及流体的脉动有关。日本横河公司采用了噪声辩识功能来稳定零点, 通过减弱高频噪声的功能来消除旋涡发生体的谐振, 采用微处理器计算流量计的误差和雷诺数并自动进行补偿。日本有的公司采用激光二极管开发小管径卡门涡街流量计, 此种流量计的zui小径在10 mm 左右。在2 mm ×2mm 流通截面的通道内可实现有效的流量测量。
目前已开始使用电容式(以差动电容为检测元件)逐步取代了zui初的应力式(以压电晶体为检测元件)等类型的涡街流量计, 这是技术等级上的脱胎换骨, 从影响涡轮流量计应用的桎梏中挣脱开来, 为涡街流量计开拓了光明的发展前景。
经过比较, 电容式涡街流量计性能。中德合资易达测器公司生产的电容式产品SWINGWIRL — Ⅱ是采用差动开关电容柱为检测元件的新一代产品, 它能克服抗振性能差、工作温度范围窄、流体Re 数有限制等其它涡街流量计不能克服的难题。
近年来, 英国研制出一种涡街流量计, 它是测量旋涡尾流的通过时间并使用相关法来实现流量测量, 其测量准确度和重复性都很高。由于采用的信息是旋涡的移动时间, 因此旋涡发生体的几何形状和它的参数对测量结果的影响相对较小。它展示了涡街流量计的另一个发展方向。
在流量显示方面, 研制出了现场型流量运算积算器。它是以微处理机作为核心, 除了可以接受来自涡街流量计的信号外, 还可以接受温度仪表, 压力仪表和密度计的信号, 进行恰当的补偿运算, 可显示质量流量、容积流量、热量流量的积算瞬时流量值,补偿运算度可达到指示值的±0 .1 %。
目前, 已出现了用涡街流量计取代一部分差压流量计的方向。具有线性补偿手段和通信功能的智能涡街流量计, 在高于450 ℃和低温应用的市场正在扩大。
须指出的是, 目前国内对涡街流量计尚未制定出相应的标准, 无法规可循, 需定期标定, 以确保其可靠性。流量计的选型是指按照生产要求, 从仪表产品供应的实际情况出发, 综合地考虑测量的安全、准确和经济性, 并根据被测流体的性质及流动情况确定流量取样装置的方式和测量仪表的型式和规格。流量测量的安全可靠, 首先是测量方式可靠, 即取样装置在运行中不会发生机械强度或电气回路故障而引起事故;二是测量仪表无论在正常生产或故障情况下都不致影响生产系统的安全。在保证仪表安全运行的基础上, 力求提高仪表的准确性和节能性。为此, 不仅要选择用满足准确度要求的显示仪表, 而且要根据被测介质的特点选择合理的测量方式。为保证流量计使用寿命及准确性, 造型时要注意仪表的防振要求, 在湿热地区要选用相适应的仪表。正确选择仪表的规格, 也是保证仪表使用寿命和准确度的重要一环。应特别注意静压及耐温的选择。仪表的静压一般取介质工作压力的1 .25 倍。量程范围, 主要是仪表刻度上限选择一般为实际zui大流量值的1 .2 ~ 1 .3 倍。过小, 易过载损坏仪表;过大, 影响测量的准确性。安装在生产管道上长期运行的接触式仪表, 要考虑测量元件所造成的能量损失。一般情况下, 在同一生产管道上不应选用多个压损较大的测量元件, 如节流元件等。总之, 不同的测量方式和结构, 要求不同的测量操作、使用方法和条件。每种型式都有其特有的优缺点。因此, 应对各种测量方式和仪表特性作全面比较分析, 然后选择满足生产要求, 既安全可靠又经济耐用的zui佳型式。

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