渦輪流量計在天然氣流量測量過程中工作特性及相關(guān)要點(diǎn)

        對于天然氣生產(chǎn)企業(yè)來說，如何進(jìn)行天然氣流量的精確測量是關(guān)系到企業(yè)部門經(jīng)濟(jì)分析、降低運(yùn)行成本的重要因素。直接影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，倍受供需雙方關(guān)注。隨著能源供求關(guān)系的日益緊張，人們都越來越關(guān)心并尋求一種精度高，適應(yīng)性強(qiáng)的流量計來測量天然氣流量，以維護(hù)企業(yè)的利益。本文則是從氣體渦輪流量計的原理和工作特性出發(fā)，解析了在選型、安裝、使用中應(yīng)該注意的問題.并從實(shí)際應(yīng)用中與旋進(jìn)旋渦流量計的對比計量，分析了氣體渦輪流量計用于流量波動較大的場合的適應(yīng)性，以及應(yīng)注意的問題.
　　因為具有重復(fù)性好、量程比寬、精度高等特點(diǎn)，氣體渦輪流量計在天然氣商貿(mào)計量中占據(jù)了重要的地位。目前，正在建設(shè)中的西氣東輸工程，中小型站場就選用DN50一200mm渦輪流量計。自2001年起，我處也陸續(xù)引進(jìn)了10余臺不同廠家、不同規(guī)格的氣體渦輪流量計。

　一、渦輪流量計的工作特性
　　(1)工作原理
　　渦輪流量計由渦輪流量傳感器和顯示儀表組成，是利用置于流體中的葉輪感受流體平均速度，來測量流體流量的流量計。葉輪的轉(zhuǎn)速與流量成正比，通常由殼體上固定安裝的檢測裝置測得。
　　儀表系數(shù)由流量校驗裝置得出，但要注意，測出儀表系數(shù)的校驗條件是參考條件，如果使用時偏離此條件，系數(shù)將發(fā)生變化，變化的情況視傳感器類型，管道安裝條件和流體物性參數(shù)的情況而定。
　　(2)工作特性
　　K一qv的關(guān)系曲線稱為渦輪流量計的特性曲線。理論上，K一qv關(guān)系應(yīng)該是一條直線，但實(shí)際上由于在不同的流動狀態(tài)下，流體產(chǎn)生阻力機(jī)理不同，效果也不同，所以使特性曲線成為曲線形狀，
　儀表系數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。當(dāng)流量低于傳感器流量下限時，儀表系數(shù)隨著流量迅速變化。壓力損失與流量近似為平方關(guān)系。線性段約為工作段的三分之二，其特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。隨流量的變化其儀表系數(shù)K也會有一定的變化，但變化不大，通常將其變化幅度稱為流量計的測量準(zhǔn)確度。

　二、渦輪流量計的選型
　　根據(jù)渦輪流量計的工作特性，我們可以看出，保證渦輪流量計的高精度、高重復(fù)性以及使用中的良好穩(wěn)定性，正確的選型、安裝和使用是關(guān)鍵，這點(diǎn)應(yīng)特別引起重視。
　　渦輪流量計的特性易受介質(zhì)物性和流體流動特性的影響，愈是高精確度，其影響愈敏感。例如介質(zhì)臟污、結(jié)垢使葉片及通道發(fā)生變化，流量計特性亦隨之改變;軸承磨損使特性偏移等。流體流動特性有來流速度分布和流體脈動等的影響，要保持儀表校驗時的參比流動條件，其儀表系數(shù)才保持不變，否則需進(jìn)行相應(yīng)的修正或?qū)嵭性诰€校準(zhǔn)，以獲得現(xiàn)場實(shí)際的流量計特性。

　三、氣體渦輪流量計的安裝
　　渦輪流量計應(yīng)安裝在便于維修，管道無振動、無強(qiáng)電磁干擾與熱輻射影響的場所。
　　(1)直管段
　　渦輪流量計對管道內(nèi)流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流是敏感的，進(jìn)人傳感器應(yīng)為充分發(fā)展管流，因此要根據(jù)傳感器上游側(cè)阻流件類型配備必要的直管段或整流器。若上游側(cè)阻流件情況不明確，一般推薦上游直管段長度不小于20 D，下游直管段長度不小于5D，如安裝空間不能滿足上述要求，可在阻流件與傳感器之間安裝整流器。
　　(2)屏蔽
　　變送器的電源線采用金屬屏蔽線，接地要良好可靠。電源為直流24V, 650Ω阻抗。
　　(3)防護(hù)措施
　　變送器安裝在室外時，應(yīng)有避陽光直射和防雨淋的措施。安裝渦輪流量計時，前后管道法蘭要水平，否則管道應(yīng)力對流量計影響很大。并保證氣流方向與儀表外殼的箭頭方向一致，不得裝反。
　　(4)過濾
　　由于渦輪流量計對被測介質(zhì)的清潔度要求較高，通過安裝過濾器以適應(yīng)臟污介質(zhì)，但亦會帶來壓損增大、維護(hù)量增加等副作用。

　　四、注意事項
　　(1)環(huán)境條件
　　安裝地點(diǎn)應(yīng)選擇在避免管道振動、避免強(qiáng)磁場及熱輻射影響的場所。
　　(2)安裝渦輪流量計前，管道要清掃。
　　視氣流的潔凈程度而定，定期掃線清管的工藝流程，掃線清管時所用的流體流向、流量、壓力、溫度等均應(yīng)符合渦流流量傳感器的規(guī)定，否則會引起精確度降低甚至損壞。
　　(3)投運(yùn)前行儀表系數(shù)的設(shè)定。
　　仔細(xì)檢查，確定儀表接線無誤，接地良好，方可送電。
　　(4)拆裝流量計時，對磁感應(yīng)部分不能碰撞。
　　(5)啟閉閥應(yīng)盡可能平緩。
　　嚴(yán)禁傳感器在無流體的狀態(tài)下受高速流體的沖擊，以確保其準(zhǔn)確度。

　五、氣體渦輪流量計的應(yīng)用
　　我處自2001年陸續(xù)引進(jìn)了Daniel, Elster, Ac-taris等幾種品牌的氣體渦輪流量計，作為與用戶計量交接的儀表，公稱通徑范圍DN50一DN 100。在長期使用中，性能穩(wěn)定，具有較高的準(zhǔn)確度?，F(xiàn)以孟家配氣站所用的Actaris TZ型渦輪流量計與TDS型旋進(jìn)旋渦流量計的比較為例進(jìn)行分析。
　　(1)對比曲線
　　我處孟家配氣站ACTARIS TZ80 6250渦輪流量計與原TDS一SOB旋進(jìn)旋渦流量計串接對比，自2003年5月12日安裝到6月30共49天，比對百分量如圖3所示。　　
　　由圖3可以看出，兩者的相對差基本上都高于2%，平均值為2.67%。兩類流量計的誤差特性曲線見圖4.　　
　　(2)現(xiàn)場情況及主要誤差因素
　　計量用戶屬性為民用氣和工業(yè)用氣，工況壓力為O.5MPa(**壓力)，此時渦輪流量計的標(biāo)況流量范圍是(100一2 000) m3/h, TDS為(50一650) m3/h。僅有民用氣時，日用氣量為3 000m3左右;當(dāng)加上工業(yè)用氣，日用氣量在13 000m3左右。這期間工業(yè)用氣為間斷用氣，因而用氣量波動較大，低2 300m3/d，高達(dá)18 000m3/d。因此我們可以對兩者的工作點(diǎn)作一個簡單的推算:
　　令工業(yè)用氣為10 000m3/d,
　　小時流量為:10 000 ÷ 24=417m3/h
　?、贉u輪流量計工作點(diǎn)
　　民用氣低峰時，約為21%;
　　民用氣高峰時，約為44 % 。
　?、谛M(jìn)旋渦流量計工作點(diǎn)
　　民用氣低峰時，約為64 % ;
　　民用氣高峰時，約為135%。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，用氣高峰和低峰時刻，渦輪流量計均處于可測流量區(qū)間，但高峰時流量已超過旋進(jìn)旋渦輪流量計的測量上限，有相當(dāng)一部分氣量未能計人，表現(xiàn)為渦輪流量計所計量要比旋進(jìn)旋渦高出許多。所以兩者的比對百分量較高，主要是由工作點(diǎn)的選取和兩儀表基本誤差造成的。

　　六、結(jié)論
　　(1)渦輪流量計量程比寬，有效測量區(qū)間大，更適合流量變化較大的場合;
　　(2)氣體渦輪流量計選型時應(yīng)注意長期工作點(diǎn)應(yīng)高于20 % qmax;
　　(3)上游直管段應(yīng)盡可能大于20 D ,避免旋渦流對葉輪旋轉(zhuǎn)的影響;
　　(4)在使用時應(yīng)選擇外部手動潤滑油泵，即使兩軸承是**的潤滑，并同傳動機(jī)構(gòu)全密封，但氣體渦輪流量計對氣質(zhì)要求高，這樣更能保持渦輪的精度和使用壽命;
　　(5)閥門開閉應(yīng)盡量平緩，好采用“兩段開啟、兩段關(guān)閉”方式，防止葉輪受到流體突然沖擊而損壞;
　　(6)保持過濾器暢通，通過其入口、出口處壓力表讀數(shù)差的增大來判斷是否被雜質(zhì)堵塞，及時清除，否則堵塞嚴(yán)重會降低流量;
　　(7)氣體渦輪流量計是一種靈敏度高，重復(fù)性好，量程比寬，準(zhǔn)確度高，維護(hù)量小，具有推廣和應(yīng)用價值的流量儀表。
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