(1)孔板流量计。20 世纪初期就用于天然气流量测量, 经过漫长的发展过程, 已经形成标准化。主要特点为结构易于复制、简单牢固、性能稳定可靠、使用期限长、价格低廉等。但是尺寸一定的孔板测量范围有限;压力损失大;前后直管段要求长, 占地面积大;输出信号为模拟信号, 重复性不高;对整套流量计的度影响因素多且错综复杂, 很难提高测量度。
(2)气体涡轮流量计。它是用气体推动流量计的转子转动, 通过测量转子转动次数来计量气体流量的一种装置。其度高、重复性好、输出为脉冲频率信号, 并且可获得很高的频率信号, 信号分辨力强;测量范围度宽;结构紧凑轻巧, 安装维护方便;流通能力大。但是其特性易受介质物性和流体流动特性的影响, 愈是高度, 其影响愈敏感。
(3)气体腰轮流量计。它的基本测量原理是周期性的充满或排出一个或几个计量空间的气体, 以此来测量气体体积流量。气体腰轮流量计测量精度高, 可靠性好, 不需要直管段, 量程比较大。但是由于结构上的原因, 要求安装时壳体不能承受管线的各种应力, 且要求介质非常干净, 否则转子易卡住。
(4)气体罗茨流量计。因其故障率低, 所以具有一定的*性。气体罗茨流量计对流场没有严格要求, 介质中含有杂质对计量影响不大;量程较大, 能适应现场气体流量变化范围的要求;测量的数据可由表头直读, 也可远传给微机, 使用方便。但在使用中应注意:由于流量计转子与壳体之间间隙小, 因此应选择适当的过滤器来防止卡堵, 并特别注意在投产使用前, 气体应走旁通, 以防施工中的焊渣、渣质进入流量计;要定期润滑流量计;避免计量腔积液以保证计量精度。
(5)涡街流量计。它是基于卡门涡街原理制成的一种流体振荡型流量计。其无可动部件, 稳定可靠、使用寿命长、维护量小、压力损失小、量程宽, 在石化行业应用较广, 在油气田气体贸易计量中也有适量应用。但由于其对雷诺数有要求(Re ≥4 000), 使得使用范围受到限制。国内涡街流量计大多采用应力式压电晶体检测元件, 抗干扰性能差, 不适合在有振动干扰的管网中应用。涡街流量计在使用中应注意:被测介质的工作压力和温度应在技术参数范围内;传感器的zui小流量值受雷诺数和被测流体的密度影响。
(6)旋涡流量计。它的工作原理是将旋涡流量计插入管道中并垂直于气体流向, 由此产生交替变换的旋转涡流并不断排出。涡流生成频率是流速的函数,检测其生成频率就可测得流量。旋涡流量计已系列化、标准化。这种流量计无运动件, 结构简单, 传感器不接触流体, 可靠性高、维护量小;用途广泛, 可测气体、液体、蒸汽, 且量程比大;在规定的雷诺数范围内输出信号频率不受流体的温度、压力、粘度及成分的影响, 与流速成线性关系。
(7)超声波流量计。它是通过测量超声波信号在管内沿一定方向传输的时间来计算气体流速。其测量值不受管内气体温度、压力及组分变化的影响, 准确度高, 可达±0 .5 %;测量范围宽;zui大口径流量计可做到1600mm 以上;无可动部件, 坚固耐用;流量计可干校,干校准确度可达±1 %, 安装维修方便, 几乎没有压降损失, 可测正输及反输气流。
1、天然气流量计的选型
选型是流量计使用中zui先遇到问题, 在进行具体选型时, 一般需要综合考虑以下几方面的因素:仪表性能(度、重复性、线性度、测量范围、压力损失、上下限流量等), 流体特性(流体压力、温度、密度、粘度、润滑性、化学性质、腐蚀、脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、混相流、脉动流等), 安装要求(管道布置方向、流动方向、上下游直管段长度、管径、维护空间、管道振动、辅助设备(过滤、排污)等), 环境条件(环境温度、湿度、安全性、电磁干扰、防爆等), 维护需求以及价格等因素(购置费、安装费、维修费、校验费、运行费(能耗)、使用期限、备品备件等)。其中对测量对象(即流体的实际状况)的确切了解非常重要。在此要指出,并非用户对自己的测量对象都有准确的了解, 往往需要选型设计人员进行深入调查才能搞清楚。
对于城市燃气系统的计量调压站, 由于流量起伏大, 当其流量小于孔板zui小流量时就不计量了, 所以用孔板流量计是不合适的。腰轮流量计万一卡住, 等于切断气源, 因此腰轮流量计也不能用。一般选用*的高质量气体涡轮流量计。据资料介绍, 的涡轮流量计在使用8 ～ 15 年后仍能保持原来的准确度。对于温度在-40 ～ 400 ℃, 雷诺数在5 000 ～ 7 000000 的液体、气体或蒸汽, 流速在zui高流速(75m/s)和zui低流速(管口公称直径在DN25 ～ DN300 范围内zui低流速:Qmin =6/ ρm/s ,ρ-kg/m3)之间, 可以使用旋涡流量计。因旋涡流量计压力损失较大(且国产表抗干扰能力差), 在考虑压损的调压站中一般不采用。
气体容积式流量计(腰轮流量计, 膜式流量计)适用于中小流量范围、直读式、无需外能源和无需直管段等情况下。旋涡流量计可用于小口径非节能的计量场合;对大口径湿气输送仍只能采用孔板流量计, 但要采取提高准确度的措施(如孔板加疏水孔或进行补偿等)。由于涡街流量计的使用范围受斯特劳哈数St限制, 计量调压站下游在小流量时, 流速达不到要求,就无法准确计量, 所以选用时要考虑管输的zui小流量。对于精度要求很高、范围度极宽、流速极低(0.5 m/s)、安装直管段短(采用多声道品种)、压损小、使用期要求长等流量的测量, 可以采用超声波流量计, 这是超声波流量计在中、大口径流量测量所具有的先天优点, 是孔板与涡轮无法企及的。一般流量取在流量计zui大流量的70 %～ 80 %左右, 实际zui大流量一般不超过流量计允许zui大流量的120 %, 持续时间不允许超过0 .5 h 。同时对流量计流量范围的超下限要重视, 因它对计量误差影响较大。
2、天然气流量计量的发展趋势
进入21 世纪, 我国已经加入世界贸易组织, 天然气计量工作也必须与接轨, 其计量观念与发展趋势也将由此而发生一系列变化, 主要表现在:
(1)由于我国已经加入WTO , 天然气贸易计量方法必然从体积式计量转向能量式计量, 以便尽快与天然气贸易计量方法接轨;
(2)随着流量计的研究和开发, 使计量仪表选型从单一仪表向多元化仪表方向发展。如对中低压、中小流量可选择智能型速度式流量计(涡轮、旋进旋涡流量计);对高压、大流量可选择气体超声流量计;对流量变化范围大的中低流量可选择文丘里管;
(3)随着电子技术、计算机及互联网技术的迅猛发展, 天然气计量已逐步向在线、实时、智能、实流检定发展, 同时依靠网络技术实现远程化通讯、控制和管理, 天然气计量管理从影响测量结果的各个方面、各个环节进行全过程的、动态的科学管理;
(4)入世后, 为了与标准接轨, 我国天然气计量标准需进一步发展和完善, 目前天然气计量标准已基本构成完整的体系, 正逐步由单一标准向多重标准发展;
(5)随着市场经济的发展, 人们对天然气计量的重视和管理观念的根本性转变, 不仅对现场计量器具的使用及相应人员进行管理, 并且加强了对仪表采购选型、安装使用、质量监督、过程控制、数据管理和实流检定的管理, 以避免计量纠纷。
3、对天然气计量工作的几点建议
(1)随着3C(Control ,Communication ,Computer)技术的发展, 计量装置和仪表的准确度不断提高, 计量结果也越准确。建议在条件允许下, 采用孔板阀节流装置由计算机进行采样处理和计算, 引入先进仪表提高一次检测部件的准确性, 减少人为因素的影响。
(2)随着油气田生产中大量的应用先进设备、先进技术、先进方法, 要让先进的仪表和管理办法充分发挥其强大的功能, 必须提高计量人员的综合素质。
(3)企业内应设专门的监督机构, 对计量仪表和节流装置定期开展计量检查工作, 确保计量装置按照统一的计量标准计量, 使计量工作做到“公平、公正、准确、合理" , 促进计量工作的规范化和法制化。