分析天燃氣流量計取壓方式對檢定結果的影響及優(yōu)化措施
點擊次數(shù)：1872 發(fā)布時間：2021-01-08 06:42:45
隨著社會對于環(huán)保認識的日益提高，天然氣作為一種清潔能源在工業(yè)生產(chǎn)受到青睞，近年來我國天然氣工業(yè)得到長足的發(fā)展。天燃氣流量計作為一種高精度的氣體流量計量儀表，被越來越廣泛地應用于天然氣計量。在天燃氣流量計的使用過程中，為了保證其計量的準確性和可靠性，必須按照檢定規(guī)程對其進行檢定（檢定周期一般為２年），檢定時要從表體取壓孔取壓進行補償計算。但在實際生產(chǎn)計量中往往由于所計量的天然氣成分不純，通常會夾雜一些雜質(zhì)油污、沙礫等雜質(zhì)，造成流量計取壓孔的堵塞和腐蝕，導致正常的檢定過程中取壓工作無法進行。于是有的檢定員就直接從管道取壓孔取壓或不取壓，這到底對流量計的檢定結果有沒有影響呢？本文則是利用試驗的方法，通過比較流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下的天燃氣流量計檢定試驗數(shù)據(jù)，明確了流量計在兩種取壓方式下的計量存在的誤差，對于天燃氣流量計的檢定工作提供了參考。
１、流量計工作原理及數(shù)據(jù)處理
１．１天燃氣流量計的工作原理
圖１為天燃氣流量計的結構圖。當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率，通過計算就可得到流量值，且所測流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計算式為：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中ｑｖ為體積流量，ｍ３／ｓ；ｆ為旋渦頻率，Ｈｚ；Ｋ為流量儀表系數(shù)，ｍ－３。
天燃氣流量計檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對流量計檢定準確度的影響，分別在流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進行了流量計檢定試驗。
１．２試驗數(shù)據(jù)處理
試驗采用的標準裝置為負壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標準裝置，其準確度等級為０．３級，可以滿足一般準確度等級為１．５級的天燃氣流量計的檢定要求，檢定依據(jù)為ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計檢定規(guī)程。試驗以不同廠家、不同口徑的天燃氣流量計為例，對采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點的流量計誤差進行比較。
以使用廣泛的ＤＮ１００Ｂ天燃氣流量計為例，系統(tǒng)運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計的平均溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表１、２所示。
由表１、２得到ＤＮ１００Ｂ天燃氣流量計在兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖２所示。
以某公司生產(chǎn)的ＴＤＳ２００ＢＴ天燃氣流量計為
例，系統(tǒng)運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖３所示。
表１～４中的儀表系數(shù)計算方法參見ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計檢定規(guī)程。流量計相對誤差的計算公式為：
式中Ｅ為流量計相對誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計算得出的儀表系數(shù)，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，ｍ－３。
２、取壓方式的影響分析
從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：天燃氣流量計型號一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較差；流量測點相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２ ９００ｍ３／ｈ時兩者相差近６．２％，遠遠超出了流量計的準確度等級。所以，在天燃氣流量計的檢定過程中，應避免在流量計表體取壓孔以外的地方取壓進行檢定。
３、流量計使用改進措施
綜上所述，天燃氣流量計在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對流量計檢定結果的影響較大。為了保證天燃氣流量計檢定工作的準確性、科學性和公正性，避免由于流量計表體取壓孔堵塞而導致檢定員在管道取壓孔取壓對流量計進行檢定，提出以下改進措施。
１）建議天燃氣流量計生產(chǎn)廠家在不影響流量計性能的前提下，適當改進流量計的結構，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
２）用戶在使用現(xiàn)場可在天燃氣流量計前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
３）天燃氣流量計出廠時將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油，同時將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
４）天燃氣流量計檢定過程中，如果點流量變化較大，而流量計壓力變化不明顯時，檢定系統(tǒng)應設置取壓無效報警，以提示檢定人員采取相應補救措施。
１、流量計工作原理及數(shù)據(jù)處理
１．１天燃氣流量計的工作原理
圖１為天燃氣流量計的結構圖。當流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當流體進入擴散段時，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率，通過計算就可得到流量值，且所測流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計算式為：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中ｑｖ為體積流量，ｍ３／ｓ；ｆ為旋渦頻率，Ｈｚ；Ｋ為流量儀表系數(shù)，ｍ－３。
天燃氣流量計檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對流量計檢定準確度的影響，分別在流量計表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進行了流量計檢定試驗。
１．２試驗數(shù)據(jù)處理
試驗采用的標準裝置為負壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標準裝置，其準確度等級為０．３級，可以滿足一般準確度等級為１．５級的天燃氣流量計的檢定要求，檢定依據(jù)為ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計檢定規(guī)程。試驗以不同廠家、不同口徑的天燃氣流量計為例，對采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點的流量計誤差進行比較。
以使用廣泛的ＤＮ１００Ｂ天燃氣流量計為例，系統(tǒng)運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計的平均溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表１、２所示。
由表１、２得到ＤＮ１００Ｂ天燃氣流量計在兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖２所示。
以某公司生產(chǎn)的ＴＤＳ２００ＢＴ天燃氣流量計為
例，系統(tǒng)運行時間為６０ｓ，標準裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計檢定試驗數(shù)據(jù)分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計相對誤差曲線如圖３所示。
表１～４中的儀表系數(shù)計算方法參見ＪＪＧ １９８—１９９４速度式流量計檢定規(guī)程。流量計相對誤差的計算公式為：
式中Ｅ為流量計相對誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計算得出的儀表系數(shù)，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，ｍ－３。
２、取壓方式的影響分析
從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：天燃氣流量計型號一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計時流量計的線性度較差；流量測點相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２ ９００ｍ３／ｈ時兩者相差近６．２％，遠遠超出了流量計的準確度等級。所以，在天燃氣流量計的檢定過程中，應避免在流量計表體取壓孔以外的地方取壓進行檢定。
３、流量計使用改進措施
綜上所述，天燃氣流量計在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對流量計檢定結果的影響較大。為了保證天燃氣流量計檢定工作的準確性、科學性和公正性，避免由于流量計表體取壓孔堵塞而導致檢定員在管道取壓孔取壓對流量計進行檢定，提出以下改進措施。
１）建議天燃氣流量計生產(chǎn)廠家在不影響流量計性能的前提下，適當改進流量計的結構，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
２）用戶在使用現(xiàn)場可在天燃氣流量計前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
３）天燃氣流量計出廠時將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油，同時將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
４）天燃氣流量計檢定過程中，如果點流量變化較大，而流量計壓力變化不明顯時，檢定系統(tǒng)應設置取壓無效報警，以提示檢定人員采取相應補救措施。
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