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影響天然氣旋進旋渦流量計準確因素的研究與應對措施

發布日期:2013-09-14  來源:  作者:  瀏覽次數:
【導讀】:文章結合現場應用經驗,對影響天然氣旋進旋渦流量計準確計量的因素進行了研究分析,提出了提高其計量準確性的技術措施......

[摘要] 天然氣是一種清潔高效的能源和優質的化工原料,其流量計量作為貿易結算的依據,越來越受到人們的重視。目前用于流量計量的流量計種類繁多,其中旋進旋渦流量計由于量程寬、操作簡單、安裝方便,在天然氣集輸站場得到了廣泛的應用。文章結合現場應用經驗,對影響天然氣旋進旋渦流量計準確計量的因素進行了研究分析,提出了提高其計量準確性的技術措施。
    隨著天然氣產業的迅速發展,天然氣流量儀表呈現出多元化的發展趨勢。其中旋進旋渦流量計以其量程寬、操作簡單、安裝方便的優勢,在小流量天然氣貿易計量中得到了廣泛的應用。而在天然氣站場的實際應用過程中,由于現場工況條件復雜,一些因素會直接影響計量的準確,從而導致計量爭議和糾紛的產生。為實現計量的準確,保證天然氣貿易雙方的利
益,就必須對影響旋進旋渦流量計準確的因素進行研究分析,提出應對措施。
1、工作原理
    當沿著管道軸向流動的氣體進入流量計入口時,旋渦發生體強制使氣流產生旋渦流,旋渦流旋轉前進,到達收縮段時,由于節流使旋渦流加速,當旋渦流再進入擴張段后,因回流作用產生二次旋渦流,此時的旋渦流的旋轉頻率與氣體流速成正比。流量傳感器檢測到二次旋渦流的頻率,通過放大整形后轉換為與流速成正比的脈沖信號,再與壓力傳感器和溫度傳
感器檢測出的信號通過流量積算儀計算得到氣體的壓
力、溫度、瞬時流量、累積流量等數據[1]。
2、影響因素分析及應對措施
    通過現場的實際應用,影響天然氣旋進旋渦流量計準確的主要因素有: 流量計線性的原因、天然氣中固液雜質影響、設計不合理、安裝( 施工) 不規范。
2. 1 流量計線性的原因
( 1) 影響因素分析
旋進旋渦流量計的線性是構成計量誤差的主要因素,是影響其計量準確的重要原因。

旋進旋渦流量計工作原理示意圖
( 2) 應對措施
    旋進旋渦流量計線性原因引起的計量誤差不可避免,但可以通過誤差分段修正功能減少計量誤差,提高流量測量的準確度。誤差分段修正功能是指應用各流量點系數對流量計分段進行修正,使流量計算模型更好地接近實際流量曲線,從而減小線性因素對流量測量準確度的影響。

2. 2 天然氣中固液雜質對旋進旋渦流量計的影響
( 1) 影響因素分析
未經處理分離的天然氣( 伴生氣、氣井氣) 中含有大量的雜質———油、水、固體顆粒等,使用旋進旋渦流量計測量此類氣質天然氣流量時,會受到雜質的影響,導致計量失真。
① 混合的雜質粘附在旋渦發生器上,使旋渦發生器結垢厚度增加、葉片與來流之間夾角發生變化,經過旋渦發生器產生的旋渦流旋轉頻率變大,這時所測得的流量就會偏高于真實流量,經現場實際證明,非常大可比真實值偏高6%左右;
② 含重組分的天然氣,流經天然氣旋進旋渦流量計時,由于流量計內部阻流件的節流作用,會凝析出大量的油水液體,使測量管徑發生變化,直接影響流量測量的準確;
③ 壓力傳感器取壓口被異物堵塞,壓力傳感器不能準確地測量真實壓力,進而不能正確的對流量結果進行補償修正,影響非常終流量值的準確。
( 2) 應對措施
① 在旋進旋渦流量計之前,加裝分離器、過濾器等設備設施,對天然氣進行脫水脫雜質處理,保證天然氣滿足旋進旋渦流量計的測量條件;
② 根據氣質臟污情況,確定流量計清洗周期,定期清洗,保證旋進旋渦流量計的計量準確;
③ 流量計設計安裝時,直管段水平位置應高于上下游輸氣管道,同時應在易積液部位安裝排污排液裝置,定期排污,避免積液影響正常計量。
2. 3 設計不規范
( 1) 影響因素分析
① 選型不合適。部分用氣企業流量波動較大,如果儀表選型考慮不夠全面,往往會出現小流量漏失或者大流量超線運行的現象。
② 站場流程設計未考慮壓縮機等大型設備產生的振動干擾對流量計的影響,未設計消減措施。振動產生干擾信號疊加到流量頻率信號,被流量計檢測元件識別并計算,其流量測量值就會高于流量真實值。
③ 流量調節閥、壓力調節閥等擾流設備易產生脈動流和漩渦流,如設計安裝在天然氣旋進旋渦流量計的上游,流量計檢測出的漩渦頻率增高,所測流量比真實值偏大。
2) 應對措施
① 合理選型,對照技術參數要求( 非常大流量、非常小流量、常用流量、壓力范圍等) ,結合流量計的技術指標,確定流量計的型號。
② 設計時,應注意天然氣旋進旋渦流量計與上游設備的距離,避免與上游壓縮機等產生振動設備距離過近,無法避免時應考慮消減措施,如管線埋地消減振動傳導。
③ 調節流量、壓力等裝置應設計在流量計的下游。如必須安裝在流量計上游,可采取加緩沖罐、延長直管段長度等措施消減脈動流和漩渦流。
2. 4 施工安裝原因
( 1) 影響因素分析
① 天然氣旋進旋渦流量計安裝方向錯誤———上下游安裝反向,反向安裝使旋渦發生器置于流量計的下游,產生的旋渦頻率就會降低,從而導致所測流量偏低。
② 直管段長度不符合要求。部分天然氣站場由于空間位置的限制,直管段長度達不到SY/T 6658—2006 《用旋進旋渦流量計測量天然氣流量》中規定的要求: 前直管道10D,后直管段5D。直管段過短使流體流態不能得到充分的發展,流體中存在著畸形流和旋渦流,對基于利用旋渦測量流量的旋進旋渦流量計
有直接影響。
③ 安裝過程,管道中的凸出物體( 如墊片和直管段焊接產生的臺階) 會影響流量測量的準確。
④ 直管段受重力變形,會對流量測量的準確度產生影響。主要是指流量計由于重力原因,致直管段下墜變形彎曲,達不到流量計的安裝使用要求,從而使計量結果偏離真實值。
( 2) 應對措施
① 安裝過程要注意旋進旋渦流量計的安裝方向,保證流量計殼體標注的箭頭指向與流體流向一致。
② 安裝施工時,上游的直管段至少應滿足10D的長度,下游至少5D 的長度。更不能把流量計的安裝方向裝反了。試驗證明: 一切不合理的安裝,都將導致流量計計量值偏低。
③ 直管段內壁應光滑,更不能有臺階,連接法蘭的焊縫應用砂輪打磨平整。安裝流量計前,應吹掃管道內焊渣污物,安裝時,注意墊片與兩側法蘭同心,不能凸入直管段內部。
④ 直管段較長或者口徑較小的旋進旋渦流量計安裝時,應在流量計下部安裝支撐,防止由于重力原因致使直管段變形,同時應盡量消除兩側直管段的應力作用。
3 結束語
研究分析影響其準確計量的因素,找出切實有效的應對措施,對天然氣旋進旋渦流量計的應用具有指導意義,可規避因設計、安裝、使用、維護等原因,造成的計量失真,避免貿易雙方經濟效益的損失和計量爭議糾紛的產生。

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