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孔闆流量計在天然氣計量方面的(de)應用(yòng)

發布時(shí)間:2014-11-17 10:57:15

孔闆流量計在天然氣計量方面被最廣泛的(de)采用(yòng)。孔闆 流量測量系統一般由節流裝置(标準孔闆)、 差壓變送器及數據處理(lǐ)器(開方積算(suàn)器或計算(suàn)機)組成。

孔闆流量計 的(de)主要特點:
優點: (1)、适用(yòng)于較大(dà)口徑管道的(de)計量(目前口徑大(dà)于DN600的(de)流量計一般隻能選用(yòng)孔闆)。
(2)、無可(kě)動部件,耐用(yòng)。
(3)、應用(yòng)曆史悠久,标準規定最全。
(4)、制造相對(duì)容易,價格便宜。
    爲了(le)提高(gāo)孔闆流量計在天然氣計量的(de)準确度,分(fēn)析和(hé)掌握測量裝置本身在使用(yòng)過程中産生誤差的(de)原因是計量工作中必不可(kě)少的(de)一項重要工作。 
二、測量原理(lǐ)
流速将在節流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節流件前後便産生了(le)壓差。流體流量愈大(dà),産生的(de)壓差愈大(dà),這(zhè)樣可(kě)依據壓差來(lái)衡量流量的(de)大(dà)小。這(zhè)種測量方法是以流動連續性方程(質量守恒定律)和(hé)伯努利方程(能量守恒定律)爲基礎的(de)。壓差的(de)大(dà)小不僅與流量還(hái)與其他(tā)許多(duō)因素有關,例如當節流裝置 形式或管道内流體的(de)物(wù)理(lǐ)性質(密度、粘度)不同時(shí),在同樣大(dà)小的(de)流量下(xià)産生的(de)壓差也(yě)是不同的(de)。以伯努利方程式和(hé)流體流動的(de)連續性方程式爲依據。 
三、誤差因素分(fēn)析
1、基本誤差
    由測量裝置本身準确度所決定的(de)誤差。
由于孔闆流量計 測得(de)的(de)流量是根據差壓信号間接求得(de)的(de)。從公式可(kě)以看出,影(yǐng)響測量準确度的(de)主要因素是α、F、ε等值。必須保持α、F、ε均爲恒定值,才能達到差壓和(hé)流量之間有恒定的(de)對(duì)應關系。但在實際生産中,α、F、ε都與某些因素有關,特别是流量系數α,它是一個(gè)影(yǐng)響因素複雜(zá),變化(huà)範圍大(dà)的(de)重要系數,如果在測量過程中不能保證α爲恒定值,則測量誤差将會較大(dà)。
從資料和(hé)實驗證明(míng),流量系數α值與取壓點位置、孔闆的(de)開孔截面積和(hé)管道截面積比(m= d2 /D2)、雷諾數、管壁粗糙度、孔闆入口邊緣尖銳度有關。所以,标準孔闆 的(de)選用(yòng)應符合下(xià)列技術要求:

(1)标準孔闆的(de)技術要求
①、孔闆相對(duì)于開孔直徑d的(de)軸線中心對(duì)稱;
②、孔闆上遊端面A應于下(xià)遊端面B平行,并且與開孔直徑d的(de)軸線垂直;
③、孔闆A面、B面應無可(kě)見的(de)損傷;
④、孔闆開孔直徑d的(de)上遊測直角入口邊緣G應銳利,無毛刺和(hé)劃痕。
⑤、孔闆開孔直徑d的(de)内圓柱表面長(cháng)度e應符合:0.005D≤e≤0.02D;
⑥、孔闆的(de)厚度應符合:e≤F≤0.005D;
⑦、孔闆下(xià)遊側出口邊緣H和(hé)孔闆開孔圓柱形下(xià)遊側出口邊緣I應無毛刺、劃痕和(hé)可(kě)見損傷;
⑧、标準孔闆 在使用(yòng)過程中,會由于天然氣的(de)侵蝕而産生變形,從而引起流量系數增大(dà)而産生測量誤差。因此孔闆的(de)材質也(yě)是保證孔闆工作可(kě)靠和(hé)測量準确的(de)一個(gè)因素。用(yòng)于天然氣測量的(de)孔闆采制一般爲:Cr17、1Cr18Ni9TiC以及其他(tā)耐酸鋼。
整套孔闆流量計的(de)精确度還(hái)決定于差壓變送器和(hé)流量顯示儀的(de)精确度。但是當其他(tā)參數的(de)精确度不高(gāo)時(shí)采用(yòng)高(gāo)精度差壓變送器并不能起多(duō)大(dà)作用(yòng)。測量顯示儀的(de)作用(yòng)主要在監視運行參數的(de)穩定性等方面,它的(de)數據轉換精度一般是無問題的(de)。因此,要提高(gāo)測量的(de)精确度應有一個(gè)全面估計,這(zhè)樣才能作出技術經濟性最佳方案的(de)選擇。
2、附加誤差
    在流量計的(de)安裝和(hé)使用(yòng)過程中,沒有嚴格遵守技術要求和(hé)設計所提供的(de)數據而找成的(de)誤差。這(zhè)種誤差的(de)大(dà)小是無法估計的(de)。但是通(tōng)過對(duì)造成誤差因素的(de)分(fēn)析,可(kě)以将誤差降低。孔闆流量測量系統安裝使用(yòng)時(shí),必須符合下(xià)列技術要求:
①、孔闆安裝時(shí),他(tā)的(de)開孔中心和(hé)管道中心軸線同心,而且它的(de)端面與管道軸線垂直;
②、孔闆上、下(xià)遊側取壓孔軸線符合距孔闆上、下(xià)遊端面的(de)距離爲25.4±0.8mm的(de)要求;  
③、取壓孔的(de)軸線應與孔闆上下(xià)遊側2D測量管長(cháng)度的(de)内圓柱的(de)軸線垂直,取壓孔的(de)軸線與孔闆兩端面向外傾斜角的(de)夾角不大(dà)于3度。取壓孔直徑不應大(dà)于0.08D;
④、孔闆安裝需要前後直管段,直管段的(de)長(cháng)度與孔闆上遊側局部阻力件的(de)形式和(hé)直徑比β有關。 
⑤、差壓信号管路的(de)安裝
    差壓信号管路是指節流裝置與差壓變送器(或差壓計)的(de)導壓管路。它是孔闆流量計 的(de)薄弱環節,據統計孔闆流量計的(de)故障中引壓管路最多(duō),如堵塞、腐蝕、洩漏、凍結、假信号等等,約占全部故障率的(de)70%,因此對(duì)差壓信号管路的(de)配置和(hé)安裝應引起高(gāo)度重視。
(1)、取壓口 取壓口一般設置在法蘭上,當測量管道爲水(shuǐ)平或傾斜時(shí)取壓口的(de)安裝方向如圖2所示。它可(kě)以防止測液體時(shí)氣體進入導壓管或測氣體時(shí)液滴或污物(wù)進入導壓管。當測量管道爲垂直時(shí),取壓口的(de)位置在取壓位置的(de)平面上,方向可(kě)任意選擇。
(2)、導壓管 導壓管的(de)材質應按被測介質的(de)性質和(hé)參數确定,其内徑不小于6mm,長(cháng)度最好在16mm以内,各種被測介質在不同長(cháng)度時(shí)導壓管内徑的(de)建議(yì)值如下(xià)表所示。導壓管應垂直或傾斜敷設,起傾斜度不小于1:12,粘度高(gāo)的(de)流體,其傾斜度應更增大(dà)。當導壓管長(cháng)度超過30mm時(shí),導壓管應分(fēn)段傾斜,并在最高(gāo)點與最低點裝設集氣器(或排氣閥)和(hé)沉澱器(或排污閥)。正負導壓管應盡量靠近敷設,防止兩管子溫度不同使信号失真,嚴寒地區(qū)導壓管應加防凍保護,用(yòng)電或蒸汽加熱(rè)保溫,要防止過熱(rè),導壓管中流體汽化(huà)會産生假差壓。
 ⑥、測量氣體溫度的(de)溫度計最好安裝在孔闆下(xià)遊側直管段以外的(de)地方,計算(suàn)氣量時(shí)應将此時(shí)所測的(de)氣流溫度換算(suàn)成孔闆上遊側的(de)氣流溫度,如果溫度計安裝在孔闆上遊側,則溫度計套管與孔闆之間的(de)直管段長(cháng)度L應滿足下(xià)列規定:
      當溫度計套管直徑不大(dà)于0.03D時(shí)(D爲計量管内徑),L≥5D;
      當溫度計套管直徑在0.03D至0.13D範圍内時(shí)(D爲計量管内徑),L≥20D; 
孔闆節流裝置 安裝于現場(chǎng)嚴酷的(de)工作場(chǎng)所,在長(cháng)期運行後,無論管道或節流裝置都會發生一些變化(huà),如堵塞、結垢、磨損、腐蝕等等。檢測件是依靠結構形狀及尺寸保持信号的(de)準确度,因此任何幾何形狀及尺寸的(de)變化(huà)都會帶來(lái)附加誤差。麻煩的(de)是,測量誤差的(de)變化(huà)并不能從信号中覺察到,因此定期檢查檢測件是必要的(de)。可(kě)以根據測量介質的(de)情況确定檢查的(de)周期。
      以上是分(fēn)析的(de)計量産生誤差的(de)原因,目的(de)是爲了(le)要盡可(kě)能的(de)消除或減少誤差。我們應當根據誤差産生原因,對(duì)症下(xià)藥,采取相應措施,提高(gāo)天然氣流量計量的(de)準确度。
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