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衛生級渦輪流量計在燃氣計量中的溫壓補償問題的相關分析

發布時間:2020-12-22 ??點擊次數:
關于溫壓補償問題的討論與分析在所有涉及到溫度和壓力變化的介質測量中都會遇到,由于液體介質受溫度和壓力的影響輕微,在測量過程中基本上不作考慮。但氣體介質的測量則對于溫度和壓力的變力而出現的波動較為明顯,要想得到精準的測量數據,這兩個因素必須要考慮在內。本文針對于燃氣在不同的溫度和壓力影響下,體積會發生變化作簡要的分析。通過調查研究發現,衛生級渦輪流量計等流量儀表只測定單位時間內的燃氣通過量,需經過換算機構才能顯示累計量。由于氣體計量容易受溫度和壓力的影響,計量裝置上可附設溫度和壓力補償裝置。該文通過對燃氣計量裝置以及儀器儀表方面的溫壓補償進行了探討研究,期望解決實際生活中的問題。
1、燃氣計量裝置的計量原理
燃氣計量就是通過計量裝置對管道中燃氣通過量進行測定和記錄。裝置稱燃氣表或燃氣流量計,用以累計通過管道的燃氣的體積或用量。由于氣體計量易受溫度和壓力的影響,計量裝置上可附設溫度和壓力補償裝置。燃氣計量裝置按照它的計量原理來說可分為兩種:直接計量、間接計量。直接計量式燃氣表的內部設有若干個計量室,根據計量室的容積直接對通過的燃氣量進行計量和累計。直接計量式燃氣表又分為干式和濕式。在未來的發展過程中,直接式計量裝置的開發工作主要用于提高計量的性能和縮小計量裝置本身的體積,遠離和自動化讀表技術也在逐漸發展。而在間接計量式燃氣表中沒有計量室,該表將燃氣流中的某一物理特性轉換為流量,然后引入時間因素來求得累計值。正在發展中的間接式計量裝置有超聲波流量計和激光流量計等。通過對管道中的燃氣壓力的測定,燃氣計量裝置也可以分別承受低壓、中壓或者高壓。
國際上對燃氣計量裝置的精度還沒有明確的統一標準。在部分國家要求在一定量程內達到1%的精度誤差,也有部分國家允許誤差在2%或3%。
2、常用的流量表
生活中,常用的燃氣表種類繁多,都有自己的優點,但同時也存在著不少問題。
皮膜表。皮膜表的量程寬,可達1:160,對于流量變化很大的用戶來說非常適用,而且皮膜表的價格不高,對普通大眾來說是個不錯的選擇。但是它是工況計量,沒有溫壓修正。對于平原地區帶來壓力計量損失,對于嚴寒地區又會帶來溫度計量損失。而且在溫度較低的環境中,由于結構、材料等方面的問題,皮膜表的轉動速度會減慢,這樣的話也會帶來計量損失。
孔板流量計:孔板流量計的依據是伯努利方程和流體連續性方程。其性能穩定,結構簡單。最重要的是孔板流量計的應用范圍十分廣泛,同時也是唯一一個可以不用校準的流量計。它的缺點是精確度低,范圍度窄,而且對儀器的管理很不方便。
衛生級渦輪流量計。衛生級渦輪流量計的特點有很多,例如:精度高;重復性好,短期重復性可達0.05%-0.2%,如果經常校準的話,還可以得到更高的精確度;輸出脈沖頻率信號,適用于總量計量以及與計算機連接,無零點漂移,抗干擾能力強;范圍度較廣;結構緊湊輕巧,安裝維護方便,流通能力達,不斷氣;可用于高壓測量,儀表表體上不必開孔,容易制成高壓型儀表。它的缺點就是不能長期保持校準特性,需要定期檢定;流量計受來留流速分布畸變和旋轉流的影響比較大。
腰輪流量計。腰輪的旋轉經由多級齒輪系減速,然后經磁性耦合傳送到計數器,累計流過的氣體總量。腰輪流量計計算精度高;旋轉流和管道阻流件流速畸變對計量精度沒有影響,沒有前后直管段要求;始動流量小,測量范圍度寬。腰輪流量計的主要缺點有結構復雜,體積龐大、笨重;對測介質清潔度要求較高,需要配置過濾器;不宜在高壓環境下使用,通常使用壓力在1.6Mpa以下。
時差式超聲波流量計。該流量計主要是利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點,測量它的順流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值,從而計算流體流動的速度和流量。它的主要優點是測量精確度高,并且是目前實際工作中精度最高的;可以適應極低流速(0.5m/s),使用期長;無壓力損失,無可動部件、安裝使用費用低。缺點有價格昂貴,安裝要求較長的前后直管段。
與此同時,還有多種燃氣表,如:質量流量計、渦街流量計VSF、旋進漩渦流量計等等,雖然都存在自身的不足,但都以其優勢為人們的生活做出了貢獻。
3、燃氣溫壓補償
溫壓補償機理。
所謂的溫壓補償,通常指的是儀表測量的數據是在條件為25攝氏度,壓力為一個標準大氣壓下測得的結果。一般測量現場的溫度和壓力與標準狀況下是有區別的,故通過計算公式對測量結果進行自動補償。比如對空氣流量的測量,一般測量計測量的都是當前的溫度壓力下的體積流量,而當空氣的體積一定時其質量受溫度壓力影響大,計算公式為:PV=NRT=>m=MPV/RT。式中R是常數,約為8.314J/(mol`k);P為氣體壓強,單位Pa;M是該物質的摩爾質量(或者混合氣體的平均摩爾質量);V為氣體體積,單位m3;T為體系溫度,單位K。在實驗過程中為了近似計算,通常把溫度看成常溫20℃(293K),該氣體近似理想氣體。
也就是說,將工況下的氣體流量,包括氣體的壓力和溫度測量值一起輸送到流量計算工具中進行計算,這樣就可以得到所需要的標況流量。即通過溫壓補償換算,可以把工況流量轉變成標況流量。
工況計量與標況計量的計量差異
供氣溫度方面。根據公式(PT=nRT)可得:對于一定量的氣體存在著如下的關系式:P1V1/T1=p2V2/T2 ,即在標況下,如果壓力一定,氣體的標況體積一定,那么溫度變化3℃,它的工況體積將同時變化1%左右。
供氣壓力方面。假設溫度不變,且標況體積的氣體量一定,那么壓力變化1KPa,它的工況體積就會變化1%左右。
4、燃氣溫壓補償措施、政策
通過對商業用戶計量中發現,出于對流量表的價格、成本等方面的考慮,皮膜表和機械表被廣泛使用。而對于一些家庭用戶,則全部選擇了皮膜表。而這些流量表全部是根據工況計量來進行貿易結算的,這樣的話,在很大程度上會造成一定的收費不合理現象。
在溫壓核算精確度不高的地區,對于商業用戶來說要選擇使用智能流量計,如果要用皮膜表的話,則只能使用G10這個規格的皮膜表。
針對一些特殊的用戶,可以運用皮膜表和機械表溫壓補償技術。而針對地理位置比較特殊的地區,則可以運用皮膜表和機械表單項補償技術。
相關部門嚴格遵守“合法、準確、不虧”的基本原則展開各項計量管理工作。
燃氣計量工作是一項與輸差和企業的經濟效益息息相關的工作。只有用戶與相關部門共同合作,才會使計量管理工作順利展開。
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