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天然氣流量計量及儀表選型

作者: 時間:2013-09-06 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

0引言

隨著的廣泛使用,各種不同使用狀況和需求對的要求有很大的差別,同時,由于氣體的可壓縮性,流量的測量,氣體要比液體困難得多。若要求氣體計量達(dá)到相當(dāng)高的精度,則計量儀表的經(jīng)濟(jì)投入必然巨大。因此,合理選擇測量方法及功能、特性、經(jīng)濟(jì)適用的流量儀表是非常必要的。以下就的計量標(biāo)準(zhǔn)、測量方法及進(jìn)行實(shí)用性介紹。

1計量標(biāo)準(zhǔn)及溫度、壓力修正方式

(1)天然氣計量標(biāo)準(zhǔn)

天然氣計量以體積表示,單位:m3。由于氣體具有可以充滿任意空間和可壓縮性的特性,由氣體狀態(tài)方程式可知,作為計量用的標(biāo)準(zhǔn)體積,必須對壓力、溫度作出明確的統(tǒng)一規(guī)定,離開了狀態(tài)談?wù)摎怏w體積是沒有意義的。

國家石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已明確規(guī)定以溫度293.15K(20℃),壓力101.325kPa時的狀態(tài)為天然氣計量標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài);凡是實(shí)際狀態(tài)與此標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不相符時,均應(yīng)按氣體狀態(tài)方程式進(jìn)行修正。

式中:Qn---標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體體積量,m3;
Q---工作狀態(tài)下的氣體體積量,m3;
t---工作狀態(tài)下的氣體溫度,℃;
P---工作狀態(tài)下的表壓力,kPa;
Pa---測量時當(dāng)?shù)氐拇髿鈮?,kPa;
z---氣體的壓縮系數(shù)。

壓縮系數(shù)z是隨溫度和壓力而變化的,它與氣體的工作壓力P和氣體的臨界壓力PC的比例(P/PC)、氣體的工作溫度T(K)和氣體的臨界溫度TC(K)的比例(T/TC)有明確的函數(shù)關(guān)系。天然氣的壓縮系數(shù)z=1/F2z,超壓縮因子Fz可在國家石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T6143-1996中的附錄A中查出;在壓力小于0.1MPa時,z=1。

天然氣管網(wǎng)輸配的實(shí)際情況是變化復(fù)雜的,常與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不相符。故需采用一定的修正方式進(jìn)行補(bǔ)償修正。

(2)不同地區(qū)的固定人工修正系數(shù)

當(dāng)無溫度、壓力自動補(bǔ)償裝置和壓力記錄儀時,并在使用壓力波動不大時,可根據(jù)各地區(qū)大氣壓不同(北京為101.32kPa,重慶為98.32kPa,上海為101.61kPa,拉薩為65.18kPa)和溫度不同制定出當(dāng)?shù)剡m用的固定人工修正系數(shù)K固參考表。

按(1)式可得:

式中:KT---平均溫度修正系數(shù);
KP---平均壓力修正系數(shù)。

在確定的地區(qū)和一個時期內(nèi)(冬季或夏季或全年),平均溫度t和平均大氣壓Pa可為常數(shù);而z隨P變化,故K僅隨P變化。由此可列出K-P關(guān)系的當(dāng)?shù)叵盗袎毫π拚禂?shù)參考表,根據(jù)實(shí)際壓力P(由表前壓力計近似讀取)直接查出K固,即可按下式求出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量:

Qn=K固×Q

式中:Q---流量儀表的指示讀數(shù),m3

(3)采用壓力記錄儀人工定時修正系數(shù)

在流量儀表前安裝壓力記錄儀,連續(xù)記錄氣體在24小時內(nèi)的壓力。將壓力記錄儀的起點(diǎn)調(diào)到當(dāng)?shù)卮髿鈮?,采?00%圓圖刻度記錄紙,用算術(shù)平均法或相當(dāng)半徑法(比例求積儀),求出靜壓平均格數(shù)XP,則:

式中:Pmax---壓力記錄儀上限值,kPa。

采用溫度計,每隔2小時記錄一次溫度,算出當(dāng)日平均溫度,由此可求得KT,按(2)、(3)式即可得Qn。

(4)電子修正積算器

用微電子處理技術(shù)對采集的信號進(jìn)行處理和計算,以實(shí)現(xiàn)對被測體積的精確修正。采集來自氣體流量儀表的脈沖訊號,根據(jù)設(shè)定的脈沖當(dāng)量值計算出未經(jīng)修正的實(shí)際流量體積Q,并與測得的工況壓力P(設(shè)定平均壓力固定值或壓力傳輸器引入的被測當(dāng)前壓力)、工況溫度T(設(shè)定平均溫度固定值或溫度傳感器引入的被測當(dāng)前溫度)、壓縮z(設(shè)定為固定值或輸入公式自動計算)、當(dāng)?shù)卮髿鈮篜a,按(1)式進(jìn)行軟件設(shè)計,使其自動計算出標(biāo)準(zhǔn)體積。它可與氣體渦輪流量計、腰輪流量計、漩渦流量計、膜式煤氣表等配合使用。

2天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計及配套裝置

標(biāo)準(zhǔn)孔板測量流量是當(dāng)氣體流經(jīng)孔板時,其前后產(chǎn)生的壓力不同,通過此壓力差來計算流量。標(biāo)準(zhǔn)孔板是符合GB/T2624-1993的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置(標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴、文丘利管)的一種,有可靠的實(shí)驗數(shù)據(jù)。根據(jù)GB/T2624-1993設(shè)計、加工、安裝的標(biāo)準(zhǔn)孔板不必單獨(dú)校準(zhǔn)或標(biāo)定。

(1)節(jié)流裝置的流量計算公式:

式中:Q---工作狀態(tài)下的體積流量,m3/s;
ε---可膨脹性系數(shù);
△P---節(jié)流件前后的壓差,Pa;
ρ---節(jié)流件上游側(cè)一定溫度、壓力下的密度,kg/m3;
d---節(jié)流件開孔直徑,m;
β=d/D---節(jié)流件的直徑比,D為管道內(nèi)徑,m;
C---流出系數(shù)。與工作狀態(tài)下流束的摩擦阻力、渦流損失、收縮情況和取壓孔位置有關(guān)的修正系數(shù),可采用實(shí)驗方法求得或用Stolz方程計算給出。

(2)天然氣標(biāo)準(zhǔn)孔板流量測量的實(shí)用公式

天然氣采用標(biāo)準(zhǔn)孔板進(jìn)行時,可按SY/T6143-1996進(jìn)行流量計算,其標(biāo)準(zhǔn)體積流量計算的實(shí)用公式:

式中:Qn---標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣體積流量,m3/s;
AS---秒計量系數(shù),視采用計量單位而定,此式AS=3.1794×10-6,若以小時H為單位,需乘上3600。
C---流出系數(shù);
E---漸近速度系數(shù),

d---孔板開孔直徑,mm,d=d20[1+λd(t-t20)],d20和t20分別為20℃±2℃時孔板開孔檢測直徑(mm)和室內(nèi)溫度(℃),λd為孔板材料的線膨脹系數(shù)(mm/mm.c),t為天然氣流過孔板時的溫度(℃)。
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