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  时间:2023-12-28 09:04:28

对气体涡轮流量计应用探讨

摘要:气体涡轮流量计因灵敏度重复性好、量程比宽、结构紧凑等特点而广泛应用于贸易计量。涡轮流量计的计量性能,针对涡轮流量计检定和使用两方面,选取了1台涡轮流量计进行测试实验,不同介质标准装置测试涡轮流量计计量性能的影响,从工况条件、安装方式维护保养等方面阐述了涡轮流量计的应用,指导了涡轮流量计的现场应用,保证了流量计量值的准确可靠。
0引言
  随着我国天然气工业的快速发展,用于天然气计量的流量计数量日益增多,天然气贸易计量直接涉及到贸易双方巨大的经济利益,因此,确保流量计的计量准确度也就成为了供需双方关注的焦点。分析了国内外涡轮流量计的标准,对涡轮流量计的检定和使用方式进行了探讨。
1涡轮流量计的技术标准
  目前主要采用《气体涡轮流量计》技术标准来设计涡轮流量计。在方便用户、环保等方面做出了更为详细的规定,是国际上应用最广泛的标准之一。
  采用国家标准GB/T18940来指导涡轮流量计的应用。在精度稳定性量程比等主要指标上与国际标准ISO9951都非常相近,而在耐久性要求、机械计数器要求等其他指标上欧洲《prEN12261》的规定则更为详细。
2涡轮流量计的检定
2.1检定方式
  气体涡轮流量计按照标准,首先需要对流量计进行检定,待检定合格后,才能开展贸易计量工作。目前国内天然气用流量计的实流检定主要有两种方式:一种是使用空气为介质在常压下检定;另一种是使用天然气为介质在正压下检定。毫无疑问,在流量计实际工况条件下进行检定是检定的最佳方式,然而,并不是总能用理想的流体进行检定。对于气体流量计,大多数检测装置都采用空气进行检定,多数情况下是在常压条件下检定。因此,这两种检定方式的检定结果在现场计量中是否存在着差异。
2.2实验研究
  两种检定方式的检定结果在现场计量中的差异,选取了1台0.5级的DN50涡轮流量计,分别在2套以常压空气为介质和1套以中压天然气为介质的临界流文丘里喷嘴标准装置上进行测试,并按JJG1037--2008《涡轮流量计》检定.规程对数据进行处理分析。
2.2.1数据处理和分析
  涡轮流量计数据统计见表1,涡轮流量计在不同实验室测试的对比曲线见图1。
 
  当涡轮流量计分别安装在空气和天然气标准装置上时,从图1中明显看出,在几个实验室共同测试的40~100m³/h流量范围内,用空气为介质流量计检定的仪表系数大于用天然气为介质流量计检定的仪表系数,在图中仪表系数偏差最大处为0.5%左右;在25~40m³/h流量范围内,用空气为介质流量计检定的仪表系数大于用天然气为介质流量计检定的仪表系数,在图中仪表系数偏差最大处为0.7%左右。
 
2.2.2流量计检定仪表系数的数据处理与分析
  将涡轮流量计在天然气装置和空气装置上的测试数据,按涡轮流量计检定规程计算检定K系数汇总于表2。从表2可以看出,在本次比对实验测试中,以空气为介质的标准装置常压下得出的流量计K系数大于以天然气为介质的标准装置0.8MPa压力下得出的流量计K系数,平均差值约为0.45%。
 
2.2.3分析结论
  在实验测试中发现,涡轮流量计在以空气为介质检定的K系数大于以天然气为介质检定流量计的K系数。如果涡轮流量计在实际使用中使用空气检定的K系数,则测得的流量比实际流量偏。沽ο嗖钤酱,流量偏差也越大。从这个结果可以看出,涡轮流量计所得出的结论符合欧洲标准EN12261和GB/T21391---2008《用气体涡轮流量计测量天然气流量》所规定的“在使用压力大于0.4MPa时,使用压力范围:0.5pesn≤p≤2.Opee的要求一致(p表示流量使用压力,pteat表示流量计检测压力)。
  因此,国内用于天然气计量的流量计,应尽量在天然气标准装置上检定,否则会给现场计量带来较大影响,同时,工作状态与检定状态不同时,应进行合理的修正,保证量值传递的准确。
3涡轮流量计的使用
  为了使检定合格的涡轮流量计在现场正常运行,需要注意以下几方面的问题。
3.1天然气气质对涡轮流量计的影响
1)在实际使用过程中,涡轮流量计经常会出现脏污情况,从而影响流量计叶轮的转动,如不进行处理,就会影响流量计脉冲输出。
2)表体内壁及上游直管段的表面粗糙度变化引起流速分布的变化,从而影响流量计的精度和稳定性。不同的涡轮流量计的传感器敏感程度各不相同。一般来说,脏污堆积对口径小的涡轮流量计较之口径大的涡轮流量计的影响大。
3.2工况条件对涡轮流量计的影响
  由于涡轮流量计涡轮惯性的存在,在流量波动频繁的场合不宜使用,否则会降低计量精度。同时,要比较正确地估计用气量的峰谷值和介质的压力情况,确定流量计的规格。从涡轮流量计误差特性曲线可以看出,应使流量计的工作流量范围在20%Qmax~80%Qmax(Qmax为流量计的最大流量)之间。
  当被测介质流量小于所选流量计的20%Qmax以下时,介质流体在管道中流速迟缓处于层流状况,流量计的测量线性变差,难以达到用户要求的计量精度。当介质工况流量大于所选流量计的80%Qmax时,涡轮转速将变的很快,减速轴承和支架的磨损会影响涡轮流量计的使用寿命。
3.3涡轮流量计在安装中的要求
1)介质流体流速分布不对称和旋涡流是影响涡轮流量计测量精度的重要原因,要清除流速不对称和旋涡流则需要在涡轮流量计前端有足够长的直管段;
2)涡轮流量计的安装位置不能有激烈的机械震动和强的电磁干扰;
3)涡轮流量计安装时,密封垫不得突人管道中,流量计与管路轴线目测不得有明显偏差.不得产生安装应力。
3.4对压力、温度测量精度的要求
根据气体状态方程:
 
  式中:V0为标准状态下的体积(m³);V为工作状态.下的体积(m³);p为流量计压力检测点处的绝对压力(kPa);Po为标准大气压(kPa);T0为标准状态下的绝对温度(K);T为介质工况条件下的绝对温度(K);Z为气体压缩因子。
  从公式可以看出,误差主要集中在压力、温度的检测精度两方面,在发现流量、温度、压力值与实.际偏差较大或示值不稳定时,或与以前经验数值存在较大偏差时,要及时处理。
3.5带机械读数涡轮流量计的要求
  对于有机械读数带修正仪的涡轮流量计,除抄取标况体积值之外,同时应该及时比对基表读数与修正仪上的工况流量是否一致,两者正常情况下应该是相差不大的。
3.6流量计拆卸要求
  工艺管道检修时应拆下流量计,然后用干净的布把流量计两端包好,防止污物、铁屑等落人流量计将涡轮叶片损坏。
3.7流量计的日常检查
  为保证涡轮流量计长期正常工作,应加强仪表的运行检查,监测叶轮旋转情况,如声音异常应及时卸下检查传感器内部零件,涡轮轴承磨损严重或叶片损坏的,必须维修更换,并重新检定。
3.8流量计的日常维护
  有润滑油或清洗液注人口的传感器,应按要求定期注人润滑油或清洗液,保证叶轮良好运行。在无润滑油情况下长期连续运行,势必造成致命磨损,阻尼力增加而导致运行变慢,计量结果产生负差并且影响使用寿命。
4建议
  为保证气体涡轮流量计的现场计量性能,需要正确使用流量计,并进一步深入不同介质和压力标准装置检定涡轮流量计的差异,以及影响涡轮流量计测量误差的关键因素,以指导现场.流量计的使用,保证流量计现场计量量值的准确可靠。

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