燃氣系統計量調壓站中流量計的選型
摘 要: 天然氣作為一種優質能源和化工原料 ,人們普遍重視計量的準確性。 本文介紹了幾種天然氣流量計的優缺點 ,然后對城市燃氣系統計量調壓站中流量計選型 ,詳細闡述了氣體渦輪流量計安裝時的注意事項 ,對計量調壓站流量計的選型和安裝有一定的指導意義。
近年來 ,燃氣事業得到了迅猛的發展。人們對商品天然氣計量技術的研究和發展越來越重視。 外國先進的計量儀表也不斷進入我國 ,在一些貿易計量交接口發揮著重要作用 ,同時促使了我國天然氣計量水平的逐步提高。
1、國內常用流量計：
目前我國的天然氣計量水平與國際先進水平相比還有很大差距。 主要表現在: 計量儀表質量 (復檢合格率不高 ) ,儀表配套性差 (缺少通用智能二次表 ) ,計量系統配套性差 (在線檢定溯源率 )。 國內用于貿易計量的流量計主要有以下幾種。
1. 1、孔板流量計：
20世紀初期就用于天然氣流量測量 ,經過漫長的發展過程 ,已經形成標準化。主要特點為結構易于復制、簡單牢固、性能穩定可靠、使用期限長、價格便宜等。但是尺寸一定的孔板測量范圍有限;壓力損失大;前后直管段要求長 ,占地面積大;計量準確度受安裝條件影響很大[1 ]; 不能直讀出計量結果 ,使用不便。
1. 2、氣體渦輪流量計：
它是用氣體推動流量計的轉子轉動 ,通過測量轉子轉動次數來計量氣體流量的一種裝置。 渦輪流量計的優點是: 測量范圍 (量程比 )寬 ,重復性好 ,準確度高 ,結構輕便 ,輸出為脈沖頻率信號 ,安裝維護方便 ,流通能力大。但是其特性易受介質物性和流體流動特性的影響 ,愈是高度 ,其影響愈敏感[2 ]。
1. 3、氣體腰輪流量計：
它的基本測量原理是周期性的充滿或排出一個或幾個計量空間的氣體 ,以此來測量氣體體積流量。氣體腰輪流量計測量精度高 ,可靠性好 ,不需要直管段 ,量程大 ( 10∶ 1)。該流量計要求介質非常干凈 ,否則轉子易卡住。對于城市燃氣計量 ,腰輪轉子卡住就意味著切斷供氣 ,這造成的損失往往不可估量 ,這是不允許發生的。 因此 ,它的應用受到一定影響。
1. 4、渦街流量計：
它無可動部件 ,量程寬 ,在石化行業應用較廣 ,在油氣田氣體貿易計量中也有適量應用。 但由于其對雷諾數有要求: Re≥ 4000,使得使用范圍受到限制。 國內渦街流量計大多采用應力式壓電晶體檢測元件 ,抗干擾性能差 ,不適合在有振動干擾的管網中應用 ,作貿易計量的可靠性差。而且未進行天然氣壓縮因子的修正 ,隨著流經流量計壓力的增大 ,流量計的誤差也增加 ,例如在 0. 5M Pa(絕壓 )、 10℃ ,就有 1.0% 的誤差 ,因此 ,推廣量也很少。
1. 5、旋進旋渦流量計：
***近幾年來 ,旋進旋渦流量計在一些油田伴生氣計量中得到廣泛應用。 DN25～ DN 200口徑的流量計在油田的計量間、中轉站常可見到。這種流量計無機械磨損 ,不會有卡、堵現象 ,測量流量比較大 ,更換檢測元件勿需要標定 ,由于它的結構緊湊、操作簡單、使用方便 ,在石油、化工等內部計量 ,特別是在系統總計量中得以應用。一般情況下誤差在 1. 05% 之間 ,隨著微電子技術的開發與應用 ,可以預料它在天然氣計量中將是一個很有發展前途的流量測量儀[3 ]。
1. 6、超聲流量計:
它是利用超聲波束在液體中傳播時間的差異求得液體的流量。氣體超聲流量計特點為準確度高 ,可達± 0. 5% ;范圍度寬 ,大口徑流量計可達 100∶ 1以上;***大口徑流量計可做到 1600mm以上;無可動部件 ,堅固耐用; 流量計可干校 ,干校準確度可達±1% 。 目前不足之處為: 只適用于中大口徑 ; 價格昂貴[4 ]。
1. 7、氣體羅茨流量計:
因其故障率低 ,所以具有一定的優越性。氣體羅茨流量計對流場沒有嚴格要求 ,介質中含有雜質對計量影響不大;量程較大 ,能適應現場氣體流量變化范圍的要求;測量的數據可由表頭直讀 ,也可遠傳給微機 ,使用方便。 但在使用中應注意: 由于流量計轉子與殼體之間間隙小 ,因此應選擇適當的過濾器來防止卡堵 ,并特別注意在投產使用前 ,氣體應走旁通 ,以防施工中的焊渣、渣質進入流量計;要定期潤滑流量計;避免計量腔積液以保證計量精度。
2、計量調壓站中流量計的選型：
選型是流量計使用中***先遇到問題 ,在進行具體選型時 ,一般需要綜合考慮以下幾方面的因素: 儀表性能 (度、重復性、線性度、測量范圍、壓力損失、上下限流量等 ) ,流體特性 (流體壓力、溫度、密度、粘度、潤滑性、化學性質、腐蝕、臟污、氣體壓縮系數、等熵指數、比熱容、混相流、脈動流等 ) ,安裝要求(管道布置方向、 流動方向、上下游直管段長度、 管徑、維護空間、管道振動、輔助設備 (過濾、排污 )等 ) ,環境條件 (環境溫度、濕度、安全性、電磁干擾、防爆等 ) ,維護需求以及價格等因素 (購置費、安裝費、維修費、校驗費、運行費 (能耗 )、使用期限、備品備件等 )。其中對測量對象 (即流體的實際狀況 )的確切了解非常重要。在此要指出 ,并非用戶對自己的測量對象都有準確的了解 ,往往需要選型設計人員進行深入調查才能搞清楚。
對在石油計量系統工作幾十年的計量人員來說 ,對于天然氣等氣體計量 ,往往會不加思索地選擇孔板流量計 ,會認為這是早已定論的。但深入分析后就清楚地看出孔板是不合適的。 城市燃氣計量調壓站的下游往往是眾多的分散用戶 ,有的甚至是清一色的居民。 在做飯時間大家都用氣 ,流量***大 ,兩頓飯之間基本都不用氣 ,流量***小。起伏如此大的流量范圍用一塊量程比為 3∶ 1的孔板是肯定不適用的 ,在小于孔板***小流量時就不計量了。 例如某塊孔板量程為 400～ 1200m3/h ,當只有幾戶居民在用氣 ,流量小于 400m3/h 時 ,供氣方就要虧損。腰輪流量計萬一卡住 ,等于切斷氣源 ,因此腰輪流量計也不能用。
旋進旋渦流量計因壓力損失較大 (且國產表抗干擾能力差 ) ,對于計較壓損的調壓站也是不適用的。
***后 ,還是選中了渦輪流量計 ,主要使用國外先進的高質量氣體渦輪流量計。它量程寬 ,測量范圍度可達 20∶ 1～ 30∶ 1,在高壓輸氣的情況下測量范圍還可以增大;壓損小;準確度不低于 1級 ,其受流場變化的影響比孔板流量計小。比較而言 ,渦輪流量計結構緊湊 ,尺寸小。 安裝方便 ,費用低。 另一個顯著特點是: 脈沖輸出 ,更方便與計算機配套使用。 它們都解決了葉輪軸承耐用、耐較臟介質、抗干擾、維護量極少等問題。 如軸承采用波音飛機發動機軸承材料、設計為全密封狀態 ,使臟介質很難影響到軸承部位等。據資料介紹 ,優質的流量計都能保證在使用 8～ 15 年后仍能保持原來的準確度。
3、氣體渦輪流量計的安裝：
氣體渦輪流量計常見的安裝方式如圖 1所示。
安裝時要注意以下幾點:
①安裝前 ,當用微小氣流吹動葉輪時 ,葉輪應能轉動靈活 ,并沒有無規則的噪聲 ,計數器轉動正常 ,無間斷卡滯現象 ,則流量計可安裝使用。
②渦輪氣體流量計一般應水平安裝 ,必要時 ,也可以垂直安裝。
③嚴禁過濾器和流量計直接相連。
過濾器和流量計之間必須加一定長度的直管段 ,其內徑為 Dg,與流量計的口徑相同 ,長度應不小于 15Dg(如果流量計前安裝有整流器 ,那么其長度減少至 10Dg);渦輪流量計的后端也應加一內徑為Dg ,長度應不小于 5Dg 的直管段[ 5]。
④若流量計安裝于水套爐前測流量計離水套爐的距離應大于 2m。
⑤流量計安裝時 ,應保證法蘭螺栓均勻受力 ,以免影響密封效果。
⑥直管段與標準法蘭必須先焊好 ,后與流量計相連接。
⑦法蘭盤連接處管道內徑處不應有凸起部分。
⑧溫度計應安裝在渦輪流量計的上游側 ,距渦輪流量計入口距離不小于 15Dg的位置 ,或者把溫度計安裝在流量計下游側的位置。
⑨流量調節閥應安裝在流量計的下游側直管段以后。
4、產品選型：
5、結束語：
在選擇氣體渦輪流量計量程時 ,平常流量為流量計***大流量的 70% ～ 80%左右 ,***大流量一般不超過流量計允許***大流量的 120% ,持續時間不允許超過半小時。 而對流量計流量范圍的超下限往往忽視 ,而計量誤差影響因素較大的多來之于此 ,選擇時應引起注意。