渦輪流量計與超聲波流量計在天然氣計量中的應用

在大型計量系統中能夠選擇適合于輸送介質的物性,能以高的計量精度來計量管道內的介質是關鍵中的關鍵。

因為計量是天然氣行業進行貿易交接、經濟分析、成本核算的重要依據。在現在天然氣行業中渦輪流量計、超聲波流量計得到了廣泛的應用,但針對具體的情況我們根據流量計的原理、計量環境、測量的天然氣的溫度和干凈程度等來分析比較采用哪種。

1渦輪流量計、超聲波流量的簡介

1.1渦輪流量計渦輪流量計按顯示方式的不同可分為就地顯示式和電遠傳式兩種。就地顯示式的工作原理是:流量計傳感器內的渦輪在流體作用下產生旋轉使信號檢測器的磁場產生變化,因此在信號檢測器的線圈中,感應出交變電壓,在經過放大器放大、濾波、整形輸出方波信號。此信號電壓的頻率與葉輪的轉速成正比,即與流體的流量(流速)成正比。電遠傳式的工作原理是:當氣體流過渦輪流量變送器時,斜葉輪受力旋轉,轉速與氣體速度成正比,斜葉輪的轉動,使感應線圈中的磁通發生周期性的變化,產生周期性的電脈沖信號,經放大后送至儀表進行顯示或累計。在測量范圍內,葉輪的轉速可以看成是與流量成正比,所以測得脈沖信號的頻率f和某段時間內的脈沖總數N后,分別除以儀表常數(次米3)便可求得瞬時流量Q瞬和累計流量Q總:Q瞬=f渦輪流量計的選型由于渦輪流量計體積小、精度高、重復性好,非常適用于天燃氣的精確計量。它的主要渦輪流量計的選型應從以下幾方面考慮:

(1)精度等級。渦輪流量計其精確度高,使用者也是看中其這個特點,但是流量計精度愈高,對現場使用條件就越挑剔。

(2)流量范圍對渦流流量計精確度和使用年限有很大影響,也是流量計口徑選擇的標準。選擇流量范圍的原則是:QmaxQQmin,Qmin儀表允許的最小流量,Qmax儀表允許的最大流量,Q實際流量。

(3)氣體的密度。在小流量區域時,氣體密度對儀表系數的影響較大。如果氣體密度變動頻繁,要對流量計的流量系數采取修正措施。

(4) 壓力損失。渦輪流量計壓力損失越小,則氣體由輸入到輸出管道所消耗的能耗就少,即可大大節約能源,降低輸送成本。

(5) 軸承。天然氣計量儀表軸承應選用碳化鎢材料。

1.2超聲波流量由于超聲波流量計具有數據自動存儲、節約能源、特別適合大口徑流量測量、安裝維修方便、通用性好等特點,在天然氣管道輸送行業得到了廣泛運用,尤其是在新建的管道工程中。它的原理是:超聲波流量計時利用超聲脈沖在氣流中傳播的速度與氣流的速度有對應的關系,即順流是的超聲脈沖傳播速度比逆流時傳播的速度要快,這兩種超聲流量計傳播的時間差越大,則流量也越大的原理。如下圖所示:1.2.1超聲波流量計的缺點(1)抗干擾能力差,噪聲、氣質干凈度都會影響其測量精度。(2)溫度測量范圍不高。只能測量溫度<200C的流體。

(3) 對管道前后直管段要求嚴格,要求前20D,后5D(D指管徑)。

(4) 對安裝要求比較高,要正確安裝,否則測量的流量誤差較大。

(5) 可靠性、精度等級不高,重復性差。

(6) 價格較昂貴。

1.2.2氣體超聲波流量計應用中應注意的問題

(1) 正確選型。每種流量計有它的測量范圍,氣體超聲波流量計也不例外,它的測量范圍很寬,一般說來最大流量和最小流量比為30:1。氣體超聲波流量計是利用測量天然氣的流速來求得天然氣的流量。其理想的工作流速范圍為(2.7~27)m/s。所以,在選型時應該考慮天然氣在管道中的流速在工作流速范圍內。同時,還要考慮是否在超聲波流量計周圍有產生超聲波信號的各種設備,如高速度、大壓差的減壓設備和消音設備等,這些有可能產生超聲波對流量計產生干擾。

(2)正確安裝。氣體超聲波流量計應水平安裝。