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在天然气流量测量中,涡轮流量计的工作特性及有关要点。

时间:2021-07-31
在天然气流量测量中,涡轮流量计的工作特性及有关要点。
对天然气生产企业而言,*测量天然气流量是关系到企业进行部门经济分析,降低天然气生产成本的重要因素。企业经济效益的直接影响,倍受供需双方关注。在日益紧张的能源供需关系下,人们越来越关注寻找一种*、适应性强的天然气流量计量流量计,以维护企业利益。通过对气体涡轮流量计的原理及工作特性的分析,对其在选择、安装、使用过程中应注意的问题进行分析.从实际应用中与旋流式流量计进行对比测量,分析气体涡轮流量计在流量波动较大情况下的适应性及应注意的问题。
涡轮机流量计
气体涡轮流量计由于其重复性好、范围较广、精度较高等特点,在天然气商业计量中占有重要地位。当前,西气东输正在建设中,中小型站场均选用DN50-200mm涡轮流量计。从2001年起,我处还陆续引进了10多台不同厂家、不同规格的气轮机流量计。
涡轮流量计的工作特性。
(1)运作方式。
涡流流量计由涡轮流量传感器和显示仪表两部分组成,它通过安装在流体中的叶轮来感知流体的平均速度,来测量流体的流量。叶片的转速与流量成正比,通常是通过安装在外壳上的检测装置来测量的。
仪器因数由流量校验设备得出,但要注意仪器系数的校验条件为参考条件,如果使用时偏离这个条件,则系数会发生变化;传感器类型、管道安装条件以及流体物性参数的情况也会发生变化。
(2)工作特征。
一qv曲线称为涡轮流量计的特征曲线。从理论上讲,K一qv关系应该是一条直线,但实际上,由于流体在不同的流动状态下,阻力产生机理不同,效果也不同,因此特性曲线就成了曲线形状,
仪器参数可以分为两个部分:线性部分和非线性部分。该特性受轴承摩擦、流体粘性阻力等影响较大。在流量低于传感器的下限流量时,仪表系数随流量变化很快。压损与流量的平方近似关系。直线段约为工作段的2/3,其特性与传感器结构尺寸、流体粘性有关。仪器仪表系数K随流量的变化而有所变化,但变化较小,通常称之为流量计的测量精度。
涡轮流量计的选型。
从涡轮机流量计的工作特点来看,应特别注意保证涡轮流量计的高精度、高重复性以及在使用中良好的稳定性,正确选择、安装和使用是关键。
涡轮机流量计的特性易受介质物性和流体流动特性的影响,愈为高*度,其影响越敏感。如介质脏污、结垢使叶片和通道发生变化,流量计的特性也随之改变;轴承磨损引起特性偏差等。流速分布和流体脉动等都会对流体流动特性产生影响,保持仪表校验时的参考流动条件,否则就需要做相应的修改或在现场实施在线校准,以获得实际的流量计特性。
三、汽轮机流量计的安装。
涡轮机流量计安装方便维修、管道无振动、无强电磁干扰和热辐射影响的场所。
(1)直管段。
由于涡轮流量计对流量和旋转流量的分布畸变很敏感,所以进人传感器需要充分开发管流,所以要根据其上游的阻流件类型配置必要的直管段或整流器。如果上游的阻流部分不确定,通常推荐上游直管段的长度不小于20D,下游直管长度不小于5D,如果安装空间不足,可以在阻流件与传感器之间安装整流器。
(2)屏蔽。
发射机的电源线采用金属屏蔽线,并保证接地可靠。供电是24V直流、650Ω阻抗。
(3)保护措施。
传感器安装在户外,应采取避光、防雨的措施。涡轮机流量计安装时,前后管的法兰盘都要水平,否则应力对流量计影响很大。确保气流方向与仪表壳体箭头方向一致,不得装反。
(4)过滤。
涡轮机流量计对被测介质的清洁要求很高,通过安装过滤器来适应污垢介质,但也会带来压损增大、维护增加等副作用。
四、注意事项。
(1)环境状况。
安装点应选择避免管道振动,避免强磁场和热辐射影响的场所。
(2)在安装涡轮流量计之前,要清洗管道。
根据气流的洁净程度,定期扫管的流程,扫管时所用的流体流向、流量、压力、温度等都要符合涡流流量传感器的规定,否则会造成*度下降甚至损坏。
(3)在装运之前,先设定仪表系数。
经检验,确认仪表接线是否正确,接地良好,才能送电。
(4)拆装流量计时,不得与磁感应部件相撞。
(5)启闭阀应尽可能平。
严格禁止传感器受到高速流体的冲击,以保证传感器的精度。
五、汽轮机流量计的应用。
从2001年开始陆续引进Daniel,Elster,Ac-taris等几个品牌的气体涡轮流量计,作为计量仪表的标准通径范围DN50。长时间使用,性能稳定,有较高的准确性。通过实例分析了孟家配气站采用的ActarisTZ型涡轮流量计和TDS型旋涡流量计的对比。
1)对比曲线。
我们处孟家配气站ACTARISTZ806250涡轮流量计与原TDS一SOB旋进旋涡流量计串接对比,自2003年5月12日安装至6月30共49天,比对百分量如图3。如图3所示,两者的相对差值基本高于2%,平均值为2.67%。在图4中给出了两种流量计的误差特性曲线。
(2)现场条件和主要误差因素。
计量器的用户属性为民用气和工业气体,工况压力为O.5MPa(*压力),此时涡轮流量计的流量范围是(100一2000)m3/h,TDS为(50一650MPa)m3/h。单是民用气,日用气量约3000m3左右;加上工业天然气,日用气量约为13000m3左右。工业用气在此期间是间断性用气,因此用气量波动大,低2300m3/d,高达18000m3/d。所以,我们可以简单地推算这两个工作点:
以10000m3/d计算工业用气量,
每小时的流量是:10000=24=417m3/h。
①汽轮机流量计的工作点。
民用气低峰时,约21%;
居民天然气峰值时,为44%左右。
②旋转旋涡式流量计的工作点。
民用气低峰率约为64%;
天然气的峰值水平,在135%左右。
实践中,涡轮流量计在用气高峰和低峰时刻都在可测范围内,但在高峰时,流量已经超过了旋进旋涡轮量仪的测量上限,有相当一部分气量没有计人,表现为涡轮流量计的计量值比旋进旋涡高许多。因此二者的比百分量较高,主要是由工作点的选择和两个仪器的基本误差引起的。
六、结论。
(1)汽轮机流量计程比宽,有效测量间隔大,更适合流量变化大的场合;
(2)在选用气轮机流量计时,要注意长期工作点数应高于20%qmax;
(3)上游直管段尽可能大于20D,避免旋涡对叶轮旋转的影响;
(4)使用时应选用外置手动润滑油泵,即使两个轴承均为润滑,且传动机构均为完全密封,但气体涡轮流量计对气质要求较高,因此更能保证涡轮的精度和使用寿命;
(5)气门开闭应尽可能平缓,好采用“二段开,二段合”的方式,防止叶轮受流体突然冲击而损坏;
(6)保持滤网畅通,通过其入口、出口压力表读数差的增大判断是否被杂质堵塞并及时清除,否则严重的堵塞会降低流量;
(7)气体涡轮流量计具有高灵敏度、重复性好、范围宽、准确度高、维护量少、有推广应用价值的流量仪表。

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