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數顯氣體渦輪流量計應用于燃氣計量時的溫壓補償分析

發布時間:2021-03-10 06:49:40??點擊次數:278次
本文概述:
中國的天然氣資源較為豐富,隨著中西部對于能源資源開發的深入,特別是中石化重慶涪陵頁巖氣開發這一標志性的開發項目的建成,天然氣能源必將為我國經濟、環境的協調發展產生強大的推動力。無論是作為對工業能源的有效補充,還是對于民生使用方面,天然氣都越來越顯示其獨有的任何時候夫人價值,天然氣的使用越來越普及,天然氣計量的準確性越來越受到社會的關注。筆者對燃氣計量中的溫壓補償分析進行了探討。
天然氣是以甲烷為主氣體,其組分復雜,由于氣體的可壓縮性,流量的測量要比液體困難得多。若要求氣體計量達到相當高的精度,則計量儀表的經濟投入必然巨大。天然氣的計量受壓力和溫度的影響很大,本文根據多年的天然氣計量工作經驗,著重分析了目前天然氣流量計量過程中存在的一些問題,并提出一些合理化建議。環境溫度、大氣壓力以及管道介質溫度、壓力等對天然氣計量準確性影響很大,因此許多流量計計量時會對介質溫度、壓力進行修正,并轉化為標準狀態下的體積流量。本文從溫度、壓力對流量計量的影響進行了分析論證。
一、天然氣溫度壓力對容積流量計量(膜式燃氣表、羅茨表)的影響
膜式燃氣表是天然氣計量領域使用最為廣泛的計量器具,在家用和商用天然氣計量中起著非常重要的作用。其工作原理為體積計量,就是計算通過表內皮膜的體積量來計算流量,膜式燃氣表的優點是計量性能穩定,測量流量下限??;但缺點是無溫壓補償,以工況流量進行計量的。通常膜式燃氣表的計量檢定只是在實驗室條件下進行,檢定時其使用的介質多為空氣,只能確保其在標準狀態(溫度為20℃,大氣壓力為101.325kPa)條件下的計量準確。氣表在實際環境中不可避免受到溫度、壓力變化的影響,由于其自身無溫壓補償裝置,其計量準確性是很難保證的。
由于皮膜表通常工作壓力很低,在不考慮壓力影響前提下,根據氣體狀態方程可以推出以下公式Qg=Tg/Tn×Qn=(273.15+10)/(273.15+20)×Qn=0.966Qn,由此可以得出溫度降低10度,將使表具計量損失3.4%。對于氣表的室內安裝,溫度波動不大,在無溫壓補償情況下其年平均計量準確性體來講比較可靠,對于室外安裝,由于溫度隨氣溫波動,以重慶地區為例,冬季管道內天然氣溫度有時低至8℃,夏季高達35℃,溫差約27℃,其產生的氣量差可達7%左右。由于冬春季用氣量遠高于夏秋季用氣量,可以看出無溫壓補償流量計是造成各燃氣公司冬季氣損變大的重要原因,以我在的燃氣公司為例,冬春二季輸差率比夏秋季高出3%。另外根據一些專業機構研究,環境溫度除了對天然氣體積流量產生影響外,對氣體流量計本身也是有影響的,由于儀表使用材料多為金屬材料,而字盤是塑料,兩種材料的溫度效應差異大,溫度對表的機械運動性能也產生影響,進而影響流量計的計量準確性。以膜式燃氣表為例,環境溫度較低的情況下,示值誤差比正常溫度下低20%。由此可見,環境溫度變化對流量計的計量性能影響也是非常大的。
二、對速度式流量計量(數顯氣體渦輪流量計)的影響
數顯氣體渦輪流量計是目前大流量計量中使用較多的一種流量計,它是通過測量天然氣通過渦輪時渦輪轉速來測量天然氣的流量。雖然它是對速度的測量,但測量介質密度的變化對測量精度有很大影響,而密度又與測量介質的壓力和溫度關系密切,壓力和溫度對數顯氣體渦輪流量計的影響是不可避免的。壓力和溫度對數顯氣體渦輪流量計的影響主要可以安裝修正儀解決。如果不安裝修正儀,數顯氣體渦輪流量計只能在低壓環境中使用,但與皮膜表一樣,也將受到氣體實際的溫度、壓力的影響,長期使用,損失也是巨大的。另一種是不正確安裝使用修正儀。主要表現有以下幾種情況:
2.1修正儀的選型不正確,修正儀的種類繁多,不同的修正儀安裝使用條件不同,如選型不正確,計量的準確性難以保證,以我司采用德國埃爾斯特公司修正儀為例,有只帶溫度修正的TC-90,帶溫度和壓力修正的EK260等。
2.2安裝位置不正確,導致測定壓力和溫度出現偏差,影響流量計量。我司有一家用戶,數顯氣體渦輪流量計原設計安裝在出口位置,但由于生產廠家大意,把流量計安裝在壓力器上游,造成壓力超出傳感器測定范圍,引起計量誤差;還不有就是溫度探頭按裝,由于安裝位置不對,也會造成測量溫度與實際溫度的偏差,特別應注意,溫度探頭的插入深度,探頭與套管之間應灌滿傳熱性能好的液體,以保證測量溫度接近介質溫度,而不是受環境溫度干擾的管線溫度;另外,壓力取壓口應安裝在渦輪表上游,要對導壓管進行定期檢查,一旦導壓漏氣或堵塞,都會導致壓力傳感器測量壓力比實際壓力小,影響計量準確性。
2.3只注重渦輪表(機表)的檢定,忽視了對修正儀中壓力和溫度傳感器的檢定。依據現有國家標準和檢定規程,在實際檢定工作中,只是對數顯氣體渦輪流量計(機表)進行檢定,而忽視了對流量計量系統中重要的修正儀的檢定,也就是溫度、壓力傳感器的檢定。在實際檢定工作中,通常出現流量計計量超差時,若溫度、壓力示值與實驗室測試介質溫度、壓力相差不易發覺時,多數采取調節儀表系數的方式,確保流量計在實驗室環境條件下實驗數據上的吻合。但是由于實驗室檢測環境與管道介質溫度、壓力不同,脫離實驗室環境將會帶來新的誤差,使得在線工作時的計量準確性更是無法保證。實際上數顯氣體渦輪流量計的計量偏差是機表(渦輪)及修正儀壓力、溫度傳感器補償等共同作用造成的,因此在對流量計(機表)的檢定的同時對壓力傳感器和溫度傳感器進行檢定是十分必要的。
通過以上分析,溫度、壓力是天然氣流量計量中的關鍵因素,儀表的設計、儀表的選型以及安裝環境等方面,都要充分考慮溫度、壓力這些影響因素,確保天然氣流量計量準確,在天然氣計量工作有以下幾方面意見:(1)對現有無溫壓補償的流量計,要加強壓力和溫度的控制,盡量使溫度、壓力接近或達到標準狀態;加強燃氣設備(調壓器等)和儀表的巡查和維護,避免壓力和溫度的大幅波動。(2)對新安裝的流量計,在設計、選型時就應選用加裝帶溫度、壓力修正功能的修正儀。(3)流量計是精密儀器,其安裝環境應滿足設計要求,特別注意環境溫度,避免在過高或過低溫度環境中使用。
三、結語
隨著社會對天然氣計量的準確性要求越來越高,以及計量技術的不斷進步,天然氣計量中壓力、溫度的補償將更加完善,目前,已有燃氣儀表生產單位在開展皮膜表的溫度、壓力補償研究,相信在不久的將來,我們會用上帶壓力、溫度補償的各種皮膜表。
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