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天然气流量计计量管理计量仪表与输差控制

时间:2018/06/28来源:未知

  摘 要:天然气输送效率与质量对于人们的生活十分重要, 天然气计量管理与计量仪表设置不仅能够衡量用户使用的天然气量, 便于对天然气进行合理的收费, 且计量仪表对于天然气输送情况的监控也发挥着十分重要的作用。本文针对天然气计量管理、计量仪表与输差控制进行探究, 着重分析计量仪表的分类以及特征, 以促进天然气计量仪表的改进。
 
 
 
  天然气输送的流量主要是通过天然气输送系统中的计量仪表进行监控的, 天然气的计量仪表在天然气传输系统中是十分重要的部件, 其能够对天然气管道输送天然气的流量进行有效的监控, 以通过流量监控天然气输送质量, 同时也对用户天然气的使用情况进行大概的了解, 为天然气输送效率计算提供依据。输差控制也是天然气运输过程中十分重要的环节。天然气通过输送直至居民燃烧天然气的过程中肯定存在天然气损失, 而输差控制就是对输送过程天然气损失量的控制, 其对于天然气输送效率的提升具有十分重要的意义, 因此, 积极探究天然气计量管理、计量仪表以及输差控制对于天然气输送技术与水平的提升十分关键。
 
  1 天然气计量管理中应用的主要计量仪表及其发展前景
 
  天然气的计量管理是确定天然气质量以及流量等基本信息的主要方式, 而精确的计量仪表是有效计量管理工作实施的重要基础, 因此, 计量仪表的改进与研究对于天然气输送质量管理与控制十分重要。目前我国最常用的天然气计量仪表主要有旋进漩涡式流量计、涡街式流量计、孔板式流量计三种, 后文就针对这三种流量计进行详细的阐述。目前, 我国天然气计量仪表的误差相对较大, 而随着现代社会机械自动化的发展以及精密仪器的不断发展, 天然气计量仪表的改进以及误差的降低都有了更加扎实的技术基础, 因此, 在当前先进的技术基础之下以及我国科研能力的不断提升, 天然气计量仪表的准确性会更高, 误差会更小, 操作过程会更加简单, 性能会更加高效。
 
  2 旋进旋涡式流量计的先容
 
  在石油输送的中专部门中, 专门设有计量部门对石油管道输送流量进行计量与管理。在石油中转计量部门开展计量工作中最常使用的就是DN200与DN23型流量计, 这两种型号的流量计就是石油输送设备中常用的旋进漩涡式流量计。石油输设备中常用的这两种型号的旋进漩涡式流量计与涡街式流量计在工作原理及工作方式上有许多相似之处。目前, 旋进漩涡式流量计已经广泛用于石油、天然气等输送过程的流量计量。旋进漩涡式流量计一般固定在输送管道的特定位置, 且旋进漩涡式流量计具有流量测量范围大、设备磨损情况小、卡塞现象较少等优点, 再加之旋进漩涡式流量计用于计量管理中操作较为便利, 结构较为简单, 使其成为天然气计量管理中最常用的计量仪表之一。旋进漩涡式流量计的误差一般可以控制在1.05%-1.06%范围内, 因此, 积极利用精密仪器以及先进科学技术进一步减小旋进漩涡式流量计的误差是当前计量仪表研究的一个重点问题。
 
  3 涡街式流量计的先容
 
  涡街式流量计与旋进漩涡式流量计一样也是不可动设备, 其也是固定在输送管道中的特定位置。涡街式流量计在石油输送过程以及天然气输送过程的计量管理中都有广泛的应用。涡街式流量计进行计量的范围由于使用范围的限制, 涡街式流量计在天然气以及石油计量管理工作中的应用受到很多限制。首先, 目前我国的涡街式流量计的压电晶体一般都是压力式, 因此, 涡街使流量计能够承受的压力较小, 这就使得涡街使流量计不能够应用在干扰强、振动大、压力大的天然气输送系统中。其次, 涡街式流量计因为没有进行压缩因子的误差纠正, 其测量的误差会随着计量压力的增加而逐渐增大, 因此, 涡街式流量计测量的稳定性较低。
 
  4 孔板式流量计的先容
 
  孔板式流量计是目前我国天然气计量管理中最经典的一种仪表, 目前, 孔板式计量仪表仍然是天然气中应用最多的。我国孔板式计量仪表具有很多优点, 由于孔板式流量计是采用最基本的压差原理计算测量流量, 因此, 孔板式流量计的工作原理及其简单, 制作工艺不仅成本低且流程简单, 操作安全, 同时孔板式流量计不易被腐蚀, 十分耐用, 其在口径较大的运输管道计量时会有更大的优势。但同时孔板式计量仪表其也存在测量范围小, 计量精确度受到安装质量的影响等缺点, 其根据孔板式流量计工作的原理, 孔板式流量计在进行流量监测时压力损耗较大, 且流量测量的数据无法从仪表上直接读出。为提升孔板式流量计流量监测的准确性以及应用范围, 孔板式流量计通常与机械式检测仪表、电动单元组合型仪表以及微机型仪表配套使用。天然气计量管理中国最常使用的机械式检测仪表。微机型仪表将先进的计算机技术应用在流量监测中, 大大提升了流量监测的准确性, 同时也促进了计量仪表的自动化, 因此, 微机型仪表是当前天然气计量管理中最理想的计量仪表。



天然气流量计测量原理:
流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线(如下图1)。在入口侧安顿一组螺旋型导流叶片,当流体进入流量传感器时,导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时,旋涡流受到回流的作用,开始作二次旋转,形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比,不受流体物理性质和密度的影响,检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号,然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理,最后在液晶显示屏上显示出测量结果(瞬时流量、累积流量及温度、压力数据)。

天然气流量计产品特点:
无机械可动部件,不易腐蚀,稳定可靠,寿命长,长期运行无须特殊维护;
采用16位电脑芯片,集成度高,体积小,性能好,整机功能强;
智能型流量计集流量探头、微处理器、压力、温度传感器于一体, 采取内置式组合,使结构更加紧凑,可直接测量流体的流量、压力和温度,并自动实时跟踪补偿和压缩因子修正;
采用双检测技术可有效地提高检测信号强度,并抑制由管线振动引起的干扰;
采用国内领先的智能抗震技术,有效的抑制了震动和压力波动造成的干扰信号;
采用汉字点阵显示屏,显示位数多,读数直观方便,可直接显示工作状态下的体积流量、标准状态下的体积流量、总量,以及介质压力、温度等参数;
采用EEPROM技术,参数设置方便,可永久保存,并可保存最长达一年的历史数据;
转换器可输出频率脉冲、4~20mA模拟信号,并具有RS485接口,可直接与微机联网,传输距离可达1.2km;
多物理量参数报警输出,可由用户任选其中之一;
流量计表头可360度旋转,安装使用简单方便;
配合本企业的FM型数据采集器,可通过因特网或者电话网络进行远程数据传输
压力、温度信号为传感器输入方式,互换性强;
整机功耗低,可用内电池供电,也可外接电源。
四、基本技术参数:
公称通径 DN ( mm ) 类型 流量范围
(m3/ h)
工作压力( MPa ) 精确度等级 重复性
15   1-20 1.6
2.5
4.0
6.3
10
16
0.5
1.0
1.5
小于基本误差限绝对值的 1/3
20   0.5-25
25   1.0 ~ 30
32   2.0 ~ 60
40   3.0 ~ 70
50 A 型 3.0 ~ 150
B 型 2.5 ~ 75
65 A 型 14-140
B 型 10-100
80 A 型 20 ~ 400
B 型 10 ~ 200
100 A 型 40 ~ 800
B 型 30 ~ 600
150 A 型 100 ~ 1800
B 型 40 ~ 900
200   180 ~ 3600 1.6;2.5;4.0

注:此流量范围上限可扩大1.5倍,保证正常使用。
       1.准确度:为温度、压力修正后的系统精度;
       2. A、B用以区别相同通径不同流量范围。
天然气流量计外形尺寸图:

公称通径
DN(mm)
公称压力
(MPa)
外形尺寸(mm) 表体材质 重量
(kg)
表体长度A 高度H 不锈钢 铝合金
20(15) 1.6/2.5/4.0 160 360 6
6.3/10/16 160 365   8
25 1.6/2.5/4.0 180 367 7
6.3/10/16 180 378   10
32 1.6/2.5/4.0 200 383 9
6.3/10/16 200 402   12
40 1.6/2.5/4.0 200 383 9
6.3/10/16 200 402   12
50 1.6/2.5/4.0 230 403   11
6.3/10/16 230 421   14
80 1.6 330 438 11
2.5/4.0 330 438   18
6.3/10/16 330 446   21
100 1.6 410 468 14
2.5/4.0 410 475   18
6.3/10/16 410 483   33
150 1.6 585 542 21
2.5/4.0 585 549   52
6.3/10/16 585 572   72
200 1.6 700 618 41
2.5 700 626   117
4.0 700 634   127

选用选型:
用于测量气体时,首先根据管线输气量和介质可能达到的温度和压力范围,估算出工作状态下的最高和最低体积流量,正确选择流量计规格;如两种口径均能覆盖流量范围,在压力范围允许的情况下,建议选择较小规格的流量计。为了便于维修,不影响流体输送,建议安装旁通管道,另外要保证所规定的直管段长度。若气体中含有较大颗粒或纤维,在上游应安装过滤器。
代号 口径 流量范围m3/h
LS-LUX-25 DN25 2.5~30
LS-LUX-32 DN32 4.5~60
LS-LUX-50 DN50 10~150
LS-LUX-80 DN80 28~400
LS-LUX-100 DN100 50~800
LS-LUX-150 DN150 150~2250
LS-LUX-200 DN200 360~3600
  代号 功能1
N 无温压补偿
Y 带温压补偿
  代号 输出型号
F1 4-20mA输出(二线制)
F2 4-20mA输出(三线制)
F3 RS485通讯接口
  代号 功能2
E1 1.0级
E2 1.5级
T 常温
P1 1.6Mpa
P2 2.5Mpa
P3 4.0Mpa
D1 内部3.6V供电
D2 DC24V供电
B1 不锈钢
B2 铝合金

 
  天然气的计量管理对于天然气的计费工作以及天然气输送质量的管理都十分重要, 天然气计量管理中计量仪表的准确性十分关键, 其不仅是天然气流量数据监控的主要方式, 其监控到数据的准确性直接影响计量管理工作的水平, 因此, 计量仪器计量准确性的提升以及计量仪表的自动化发展对于天然气计量管理水平的提升与以及天然气输送效率的提升都十分必要。

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