设为首页 加入收藏 联系我们
公司动态
当前位置:首页 > 公司动态 > 孔板式天然气流量计的测量精度分析
孔板式天然气流量计的测量精度分析
点击次数:805 发布时间:2015-09-28

  在众多的能源中,天然气作为一种清洁的燃料和原料,不但提髙了人们的生活质量,而且还保护了我们赖以生存的环境。孔板流量计作为主要的测量仪表,在20世纪初使用于天然气流量测量,目前已成为*zui主要的天然气流量计。近几年来天然气流量计计量相关技术标准相继颁布实施,我国天然气计量专业性标准为《用标准孔板流量计测量天然气流量》(SY/T6143-2004)
1、孔板式天然气流量计的组成

孔板流量计是将标准孔板与差压变送器配套组成的差压式流量装置,可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量,广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。如图1所示。
2、孔板式天然气流量计的工作原理
2.1测量原理
孔板流量计是以相似原理为根据,以实验数据为基础的瞬时流量计。孔板式天然气流量计基于流体在通过设置于流通管道上的流动阻力件时产生的压力差与流体流量之间的确定关系,
通过测量差压值求得流体流
2.2流量方程

如图2所示,根据流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律),孔板式天然气流量计的流量方程为:

式中: Q 为体积流量; P 为直径比, P=d/D;  d 为工作条件下节流件的孔径; D 为工作条件下上游管道内径; Ao 为节流件的开孔截面积; C 为流出系数; AP 为节流装置前后实际测得的差压; p 为节流装置上游流体密度;£为可膨胀系数。
2.3流动状态的要求
孔板流量计的流出系数 C 是在特定的实验室参比条件下,通过大量的实验数据推导得出的计算方法。因此,为了保证测量精度,对于气流流动状态应符合如下四条要求:
2.3.1 流体必须是牛顿流体,在物理学和热力学上是均匀的、单相的,或者可认为是单相的流体。
2.3.2流体流动是稳定流或随时间变化不大的缓变流。
2.3.3流体必须满管流,流经节流件前流动应达到充分紊流,流束平行于管道轴线且无旋转,流经节流件时不发生相变。
2.3.4 流体通过孔板节流装置的流动,必须保持孔板下游静压与孔板上游静压之比不小于 0.75, 管道雷诺数 Re3:5000( 角接取压)和管道雷诺数 Re 為 1260P2D (法兰取压)。
3、孔板式天然气流量计不确定度分析
由于存在取压方式(角接取压、法兰取压)的影响;流量计算假设条件等因素的影响;孔板加工、安装等技术要求。孔板流量计的使用和流量计算必须严格遵守规范规定,否则,其流量测量的不确定度无法计算或误差较大。
根据孔板式天然气流量计的流量方程(公式1)可知,影响流量测量的精度主要由流出系数 C? 可膨胀系数、差压和天然气的物性。
3.1流出系数不确定度变化
流出系数 C 是为了补偿任意两点的摩擦影响所列人的一个经验系数,它与节流件的几何形状、取压位置及雷诺数等有关,通常由试验确定。当直管段长度符合SY/T6143—"2004的
规定的节流前 10D 和节流后 4D 长的测量管,圆度满足不大于: t0.3%的标准规定,则流出系数不确定度 Sck 只随p值的不同而不同。此时,当 p 动 .6 时,则 Sc/c=±0.6%; 当 p>0.60 时,则&/c  =  ^3%w 0
3.2天然气可膨胀系数不确定度变化
当所测天然气流经孔板时,由于流速和压力的改变而伴随着密度的改变(气体压力从 Pl 降为 fh, 因膨胀而使密度减小),为适应此种变化以修正因假设密度等于常量而对流量引起的偏差,因此必须加人一个系数,这个系数被称为可膨胀系数 e?

对于天然气而言,可膨胀性系数的不确定度为: Se/e= ± 4(Ap/pi)%它与孔板流量计实测差压 Ap 成正比,与静压 p, 成反比。目前在天然气计量中差压值一般在50000Pa之内,静压在1-lOMPa范围内,因此 8e/e zui小为 ±0.00002%, zui大为 ±0.2% 或更大。
3.3 天然气密度测量不确定度 5p/p密度取值按测量方法的不同而异,其一为直接密度测量,由密度计直接决定其值;天然气密度测量的不确定度 Sp/p zui小为±1.013%,zui大为±1.571%或更大。
3.4差压P的不确定度
标准SY/T6143—2004中的流量实用公式在应用能量方程导出过程中,规定测量管道水平(包括上、下游侧的测量管)。
因此,其上、下游取压口的位置差为零,差压 Ap 则是在孔板上、下游侧所规定的取压口位置上量得的静压之差。

式中:5?为差压计的精度等级;为差压计的量程;知/为预定差压测量值。
由此可见,当所用差压计的精度为0.5级,量程为0~600kpa, 预设差压测景值为 300kpa 时,对于天然气孔板流景计,置信概率为95%的测量总不确定度为:
天然气流量测量的总不确定度,据SY/T6143-2004规定,实际上就是测量系统的测量值与真值比较,置信概率为95%的准确度,其测量的总不确定度SQn/Qnzui小为±0.82%,zui大为±4.52%或更大。
4、孔板流量计使用中的测量误差分析
在实际应用时,对于孔板流量计如果使用不当,会造成很大的测量误差,有时可达到20%左右。在流量计的使用中,如何减少其测量误差,必须考虑流量的测量原理和结构形式,注
意使用条件和测量对象的物理性质是否与所选用的流量计性能相适应。下面就其测量误差进行分析 :
4.1流量计算方程描述流体是充满圆管的、充分发展的定常流。若流动状态真实性无法确定,如果仍按照原有的仪表常数推算流量,将与实际流量存在误差。
4.2天然气以甲烷为主加上乙烷和其他少量的轻烃,真实相对密度小于或等于0.75。由于被测介质实际特性的不确定因素,以及实际物性变化影响仪表正常工作等对流量测量的不确
定度产生影响。
4.3 孔板的结构设计、 加工、 装配、安装、检验和使用必须符合标准规定的全部技术要求。由于各个装置自身及环境条件因素引起的不确定因素。
4.3.1孔板安装不正确
管道水平安装,如果孔板开孔中心与管道中心线不同心;如果在安装过程中存在引压管堵塞及垫片等凸出物,则会造成孔板前后压差测量不准确,从而造成测量误差。
4.3.2孔板入口边缘被磨损在使用中,由于流体的磨蚀作用,使孔板的人口边缘变钝,被磨成圆形入口边缘。结果是在相同的流量下,孔口收缩系数变大,造成差压发生变化,造成测量误差。
4.3.3孔板表面的结垢
长期使用时,孔板表面结据,使孔板的流通面积变小,从而造成差压增大,使流量计测量值大于实际值,影响计量精度。
4.4差压变送器零点漂移和量程设置不当
由于时间较长,变送器的零点会发生漂移,这时差压变送器的输人和输出信号发生变化。若不及时调整,会造成实测流量值偏低或偏高。

手机:
18915183688
电话:
0517-83303550
点击这里给我发消息
 

仪表网

推荐收藏该企业网站