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    涡轮流量计应用于燃气计量时的温压补偿分析

    发表时间:2017-05-12   点击次数:  技术支持:15601403222
      本文概述:
             中国的天然气资源较为丰富,随着中西部对于能源资源开发的深入,特别是中石化重庆涪陵页岩气开发这一标志性的开发项目的建成,天然气能源必将为我国经济、环境的协调发展产生强大的推动力。无论是作为对工业能源的有效补充,还是对于民生使用方面,天然气都越来越显示其独有的任何时候夫人价值,天然气的使用越来越普及,天然气计量的准确性越来越受到社会的关注。笔者对燃气计量中的温压补偿分析进行了探讨。

          天然气是以甲烷为主气体,其组分复杂,由于气体的可压缩性,流量的测量要比液体困难得多。若要求气体计量达到相当高的精度,则计量仪表的经济投入必然巨大。天然气的计量受压力和温度的影响很大,本文根据多年的天然气计量工作经验,着重分析了目前天然气流量计量过程中存在的一些问题,并提出一些合理化建议。环境温度、大气压力以及管道介质温度、压力等对天然气计量准确性影响很大,因此许多流量计计量时会对介质温度、压力进行修正,并转化为标准状态下的体积流量。本文从温度、压力对流量计量的影响进行了分析论证。

      一、天然气温度压力对容积流量计量(膜式燃气表、罗茨表)的影响
      膜式燃气表是天然气计量领域使用为广泛的计量器具,在家用和商用天然气计量中起着非常重要的作用。其工作原理为体积计量,就是计算通过表内皮膜的体积量来计算流量,膜式燃气表的优点是计量性能稳定,测量流量下限小;但缺点是无温压补偿,以工况流量进行计量的。通常膜式燃气表的计量检定只是在实验室条件下进行,检定时其使用的介质多为空气,只能确保其在标准状态(温度为20℃,大气压力为101.325kPa)条件下的计量准确。气表在实际环境中不可避免受到温度、压力变化的影响,由于其自身无温压补偿装置,其计量准确性是很难保证的。
    由于皮膜表通常工作压力很低,在不考虑压力影响前提下,根据气体状态方程可以推出以下公式Qg=Tg/Tn×Qn=(273.15+10)/(273.15+20)×Qn=0.966Qn,由此可以得出温度降低10度,将使表具计量损失3.4%。对于气表的室内安装,温度波动不大,在无温压补偿情况下其年平均计量准确性体来讲比较可靠,对于室外安装,由于温度随气温波动,以重庆地区为例,冬季管道内天然气温度有时低至8℃,夏季高达35℃,温差约27℃,其产生的气量差可达7%左右。由于冬春季用气量远高于夏秋季用气量,可以看出无温压补偿流量计是造成各燃气公司冬季气损变大的重要原因,以我在的燃气公司为例,冬春二季输差率比夏秋季高出3%。另外根据一些**机构研究,环境温度除了对天然气体积流量产生影响外,对气体流量计本身也是有影响的,由于仪表使用材料多为金属材料,而字盘是塑料,两种材料的温度效应差异大,温度对表的机械运动性能也产生影响,进而影响流量计的计量准确性。以膜式燃气表为例,环境温度较低的情况下,示值误差比正常温度下低20%。由此可见,环境温度变化对流量计的计量性能影响也是非常大的。
     
     涡轮流量计 

    二、对速度式流量计量(涡轮流量计)的影响
      涡轮流量计是目前大流量计量中使用较多的一种流量计,它是通过测量天然气通过涡轮时涡轮转速来测量天然气的流量。虽然它是对速度的测量,但测量介质密度的变化对测量精度有很大影响,而密度又与测量介质的压力和温度关系密切,压力和温度对涡轮流量计的影响是不可避免的。压力和温度对涡轮流量计的影响主要可以安装修正仪解决。如果不安装修正仪,涡轮流量计只能在低压环境中使用,但与皮膜表一样,也将受到气体实际的温度、压力的影响,长期使用,损失也是巨大的。另一种是不正确安装使用修正仪。主要表现有以下几种情况:
      2.1修正仪的选型不正确,修正仪的种类繁多,不同的修正仪安装使用条件不同,如选型不正确,计量的准确性难以保证,以我司采用德国埃尔斯特公司修正仪为例,有只带温度修正的TC-90,带温度和压力修正的EK260等。
      2.2安装位置不正确,导致测定压力和温度出现偏差,影响流量计量。我司有一家用户,涡轮流量计原设计安装在出口位置,但由于厂家大意,把流量计安装在压力器上游,造成压力超出传感器测定范围,引起计量误差;还不有就是温度探头按装,由于安装位置不对,也会造成测量温度与实际温度的偏差,特别应注意,温度探头的插入深度,探头与套管之间应灌满传热性能好的液体,以保证测量温度接近介质温度,而不是受环境温度干扰的管线温度;另外,压力取压口应安装在涡轮表上游,要对导压管进行定期检查,一旦导压漏气或堵塞,都会导致压力传感器测量压力比实际压力小,影响计量准确性。
      2.3只注重涡轮表(机表)的检定,忽视了对修正仪中压力和温度传感器的检定。依据现有国家标准和检定规程,在实际检定工作中,只是对涡轮流量计(机表)进行检定,而忽视了对流量计量系统中重要的修正仪的检定,也就是温度、压力传感器的检定。在实际检定工作中,通常出现流量计计量超差时,若温度、压力示值与实验室测试介质温度、压力相差不易发觉时,多数采取调节仪表系数的方式,确保流量计在实验室环境条件下实验数据上的吻合。但是由于实验室检测环境与管道介质温度、压力不同,脱离实验室环境将会带来新的误差,使得在线工作时的计量准确性更是无法保证。实际上涡轮流量计的计量偏差是机表(涡轮)及修正仪压力、温度传感器补偿等共同作用造成的,因此在对流量计(机表)的检定的同时对压力传感器和温度传感器进行检定是十分必要的。

    通过以上分析,温度、压力是天然气流量计量中的关键因素,仪表的设计、仪表的选型以及安装环境等方面,都要充分考虑温度、压力这些影响因素,确保天然气流量计量准确,在天然气计量工作有以下几方面意见:(1)对现有无温压补偿的流量计,要加强压力和温度的控制,尽量使温度、压力接近或达到标准状态;加强燃气设备(调压器等)和仪表的巡查和维护,避免压力和温度的大幅波动。(2)对新安装的流量计,在设计、选型时就应选用加装带温度、压力修正功能的修正仪。(3)流量计是精密仪器,其安装环境应满足设计要求,特别注意环境温度,避免在过高或过低温度环境中使用。
     
      三、结语
      随着社会对天然气计量的准确性要求越来越高,以及计量技术的不断进步,天然气计量中压力、温度的补偿将更加完善,目前,已有燃气仪表生产单位在开展皮膜表的温度、压力补偿研究,相信在不久的将来,我们会用上带压力、温度补偿的各种皮膜表。

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