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直管段安裝方式對天然氣流量計檢定結果分析

來源: 國家石油天然氣大流量計量站南京分站,江蘇 南京 作者:郭 哲,宋超凡,伍開成,牛錦皓 發布日期:2020-08-10 09:42:58

        摘要: 天然氣流量計前后直管段安裝方式的不同會對流量計的計量結果有著一定的影響; 為了研究不同安裝方式對計量檢定結果的影響,在國家石油天然氣大流量計量站南京分站實驗室將一臺 DN300 超聲流量計與兩臺不同口徑的渦輪流量計 ( DN150 /DN400) 在不同安裝條件下,采用天然氣實流測試的方法,對三臺流量計開展了相應的測試。測試結果表明,在不同的前后直管段安裝方式下,對渦輪流量計檢定結果基本無影響,而對超聲流量計的檢定結果影響較為明顯。

 
       隨著天然氣使用規模的增加,越來越多的天然氣計量儀表應用到現場,目前國內大口徑的流量計主要有超聲波流量計和渦輪流量計。JJG 1030—2007 《超聲流量計檢定規程》中要求多聲道流量計不安裝流動調整器的情況下,上游直管段長度至少為 10D ( D 為流量計內徑,下同) ,下游直管段長度至少為 5D; 或根據流量計生產廠家的要求選擇合適的上、下游直管段[1]。JJG 1037 《渦輪流量計檢定規程》中要求在流量計上下游側應有足夠長的直管段,其內徑與流量計的標稱通徑一致,必要時可以在上游側安裝流動調整器,并未明確上下游直管段長度[2]。GB /T 21391—2008 《用氣體渦輪流量計測量天然氣流量》中推薦安裝方式為流量計上游宜具有非常短 10D 的直管段長度,流動調整器出口到流量計入口的直管段長度為 5D,流量計下游宜具有非常短 5D 的直管段[3]。而在現場流量計的實際安裝時,與之配套的前后直管段在安裝時有時并未嚴格按照相關規范或規程中的相關要求,而是根據場站現場情況采取了不同長度的前后直管段與流量計匹配。
 
1 流量計安裝方式
       本次實驗選取了 3 臺流量計,分別為一臺DN150 渦輪流量計、一臺 DN400 渦輪流量計以及一臺 DN300 超聲流量計。
 
1. 1 渦輪流量計安裝方式
       渦輪流量計安裝方式目前通用的前直管段10D,后直管段 5D 的安裝方式,同時在上游 10D處安 裝 了 流 動 調 整 器。DN400 渦 輪 流 量 計 和DN150 渦輪流量計非常好次測試均采用此種安裝方式進行了測試。第二次測試分別采取了不同的安裝方式,具體為: DN400 渦輪流量計前直管段為 4D,后直管段為 2D,在上游 4D 處安裝了流動調整器;DN150 渦輪流量計安裝方式為前直管段 12D,后直管段為 8D,在上游 12D 處安裝了流動調整器。
 
1. 2 超聲流量計安裝方式
       超聲流量計安裝方式非常好次為目前通用的前直管段 10D,后直管段 5D 的安裝方式,在上游10D 處安裝了流動調整器。第二次測試安裝方式為前直管段為 3D,后直管段為 3D 的安裝方式,在上游 3D 處安裝了流動調整器。
 
2 實驗過程及實驗結果分析
2. 1 實驗過程及數據
       國家石油天然氣大流量計量站南京分站工作級標準裝置體積流量擴展不確定度為 0. 29% ,k =2,臨界流噴嘴標準裝置質量流量擴展不確定度為0. 22% ,k = 2。將 DN400 渦輪流量計和 DN300 超聲流量計安裝國家石油天然氣大流量計量站南京分站工作級被檢臺位,使用工作級標準裝置測試。將 DN150 渦輪流量計安裝于國家石油天然氣大流量計量站南京分站高精度臺位,使用臨界流噴嘴標準裝置開展相關測試工作。其中非常好種安裝方式測試了兩次,第二種安裝方式測試了 1 次。測試原理為使流體在相同時間間隔內連續通過標準裝置和分別被測試的三臺流量計,以標準裝置給出的流量值作為標準值,以被測試流量計給出的流量值為測量值,經壓力、溫度、壓縮因子換算,分別計算被測流量計的示值誤差或流量計系數,完成相關測試。溫度變送器采用 Rosemount,準確度等級 0. 2 級,量程: - 10 ~ 50 ℃,壓力變送器采用 Rosemount,準確度等級 0. 05 級,量程 0 ~10 MPa。測試壓力約為 6. 3 MPa。溫度約為 27 ℃。測試流量點實驗結果見表 1 ~ 表 3。
 DN300 超聲流量計測試數據 DN400 渦輪流量計測試數據 DN150 渦輪流量計測試數據
2. 2 實驗結果分析
       從表 1 測試數據可以看出,在非常好種安裝方式下,DN300 超聲流量計兩次測試結果的非常大偏差為 0. 25% ,非常小偏差為 0. 01% ,未超出工作級標準裝置體積流量擴展不確定度 0. 29% ; 從表 2測試數據可以看出,在非常好種安裝方式下,DN400渦輪流量計兩次測試結果的非常大偏差為 0. 22% ,非常小偏差為 0. 06% ,未超出工作級標準裝置體積流量擴展不確定度 0. 29% ; 在表 3 數據可以看出,在非常好種安裝方式下,DN150 渦輪流量計兩次測試結果除了流量分界點 qt 以下非常小測試點 53 m3 / h示值偏差為 0. 23% ,其余的測試點非常大偏差為0. 09% ,非常小偏差為 0. 01% ,未超出臨界流噴嘴標準裝置質量流量擴展不確定度為 0. 22% 。測試
數據同時表明三臺流量計的穩定性、重復性良好。
 
       從表 1 數據同時可以看出 DN300 超聲流量計在兩種不同直管段安裝方式下,非常大測試結果偏差為 0. 79% ,非常小為 0. 50% ,均超出所用標準裝置的不確定度 0. 29% 。從表 2 數據同時可以看出DN400 渦輪流量計在兩種不同直管段安裝方式下,非常大測試結果偏差為 0. 25% ,非常小為 0. 14% ,均未超出所用標準裝置的不確定度 0. 29% ; 表 3 數據看出 DN150 渦輪流量計在兩種不同直管段安裝方式下,測試結果除了 qt 以下非常小測試點 53 m3 / h示值偏差為 0. 4% 之外,其余流量點測試結果之差均未超出所用標準裝置的不確定度 0. 22% 。
 
       因此從試驗結果來看渦輪流量計受前后直管段安裝條件影響較小,渦輪流量計在不同安裝方式下并未明顯表現出正偏差或者負偏差。而超聲流量計受前后直管段影響較為明顯,不同前后直管段的安裝方式導致的測試結果遠遠超出了工作級標準裝置 0. 29% 的不確定度。
 
3 結束語
       本文通過現場實流實驗定量的比較了渦輪流量計和超聲流量計在不同前后直管段安裝條件下,對測量結果的影響。測試結果表明前后直管段長度對渦輪流量計檢定結果基本無影響,對超聲流量計檢定結果影響比較明顯。因此建議在流量計檢定時盡量采用和現場使用條件一致的前后直管段和整流器,從而從非常大程度上保證貿易交接計量的準確可靠。

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