淺析影響天然氣流量計測量氣體介質(zhì)時的精度的原因

一、本文概述
流量是企業(yè)監(jiān)控生產(chǎn)過程中的一個重要參數(shù)，是保證優(yōu)質(zhì)、高效、安全、平穩(wěn)運(yùn)行和改善環(huán)境的重要手段。氣體流量的測量在環(huán)保、化工、能源等行業(yè)加強(qiáng)物料管理、能源管理，進(jìn)行物料交接、貿(mào)易結(jié)算、經(jīng)濟(jì)核算和效益分析與評價中具有重要意義。從某種意義上講：計量就是企業(yè)眼睛，計量就是計效益?，F(xiàn)代企業(yè)對流量計量的要求越來越高。工業(yè)計量中常用差壓式流量計、天然氣流量計、渦輪流量計和超聲流量計等作為氣體測量儀表。其中天然氣流量計以結(jié)構(gòu)簡單牢固、適用于多流體種類和測量精度較高且測量范圍寬、圧損小等特點(diǎn)應(yīng)用*為廣泛。本文通過對天然氣流量計在氣體測量中容易出現(xiàn)影響測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的幾點(diǎn)原因分析和改進(jìn)，從而進(jìn)一步提高氣體流量測量準(zhǔn)確度。
二、工作原理與結(jié)構(gòu)
天然氣流量計是在流體中安放非流線型旋渦發(fā)生體，流體在旋渦發(fā)生體兩側(cè)交替地分離釋放出兩列規(guī)則的交替排列的旋渦渦街。在一定的流量（雷諾數(shù)）范圍內(nèi)，旋渦的分離頻率與流經(jīng)渦街流量傳感器處流體的體積流量成正比。
三、影響準(zhǔn)確度的因素分析及解決辦法
由于天然氣流量計的結(jié)構(gòu)和測量原理的特點(diǎn)，天然氣流量計測量精度受到振動、脈沖干擾、測量介質(zhì)、安裝方式以及流體狀況等原因有較大的影響。
1.管道振動
天然氣流量計本質(zhì)上是流體振動型流量計，除壓電晶體檢測式天然氣流量計，其它天然氣流量計對機(jī)械振動特別敏感。由于天然氣流量計輸出脈沖與流速成正比、檢測渦街的升力與流速平方和被測流體的密度成正比，所以在小流量時，渦街流量傳感器信號頻率低且幅值小，受到低頻的管道振動干擾影響嚴(yán)重，輸出脈沖誤差大；隨著流量的增大，渦街流量傳感器信號頻率變大且幅值增強(qiáng)，受到低頻的管道振動干擾影響減弱，輸出脈沖也隨之誤差變小。
當(dāng)天然氣流量計安裝位置出現(xiàn)管道振動時可以采取以下方法：
1.1增設(shè)管道固定支架，限制管道振幅；
1.2調(diào)整儀表電路的設(shè)定狀態(tài)，力求排除振動影響；
1.3如以上無法實(shí)現(xiàn)時可根據(jù)天然氣流量計對不同方向的抗振能力的不同，在安裝管線上的流量計方向用X-Y-Z三維坐標(biāo)表示，X是管道中心線方向，即流量計進(jìn)出口的方向；Z是流量計柱體軸向；Y是與管道中心線垂直同時與流量計柱體軸向垂直的方向，也是天然氣流量計橫向力作用的方向。流量計Z方向的抗振能力*強(qiáng)而Y方向*差。觀察或測量管道的主要振動方向，旋轉(zhuǎn)流量計，直到Z軸與此主振方向重合，把儀表固定在該方向上。盡可能減小管道振動對流量計測量的影響。
2.脈沖干擾
天然氣流量計如果附近存在與其測量脈沖信號重疊的變頻器、電機(jī)等設(shè)備時，易發(fā)生外界干擾信號覆蓋或疊加被測信號，致使流量計無法進(jìn)行準(zhǔn)確計量。這時應(yīng)做好流量計接地和屏蔽保護(hù)。也可對影響信號的噪聲源進(jìn)行控制，如對變頻器、電機(jī)電纜加裝金屬套管進(jìn)行屏蔽；遠(yuǎn)離噪聲源安裝流量計；在流量計與噪聲源之間加裝T形管、90?彎頭、多孔消音器等管件可以在一定程度上降低噪聲的影響。
3.測量介質(zhì)
天然氣流量計主要對單相流體進(jìn)行測量，當(dāng)出現(xiàn)兩相流時測量結(jié)果將有明顯的偏差。如測量過熱蒸汽時，如果管道保溫不好或流動阻力損失太大，將造成過熱蒸汽溫度快速下降而使蒸汽由過熱變?yōu)轱柡停霈F(xiàn)凝結(jié)水。而凝結(jié)水的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于蒸汽密度，因而，蒸汽凝結(jié)導(dǎo)致天然氣流量計測量蒸汽流量明顯變小。我們應(yīng)對易于液化氣體介質(zhì)進(jìn)行加壓或保溫措施，并實(shí)時監(jiān)控介質(zhì)溫度與壓力，防止氣液兩相流出現(xiàn)。
4.流體狀況
流量計正常工作流體條件：① 具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無旋渦、速度軸對稱分布；②充滿圓管的單相流體；③定常流。④牛頓流體流量計在使用中偏離這些條件將產(chǎn)生附加誤差，在現(xiàn)場流體流動特性中的具有充分發(fā)展的湍流速度分布、無旋渦、速度軸對稱分布及定常流常是難以滿足的，它們將造成測量誤差的增大，有時增大多少難以定量確定，因此在現(xiàn)場使用中必須密切注意流動特性的情況。
影響準(zhǔn)確流體原因：流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流：流速分布畸變及旋轉(zhuǎn)流對流量計特性的影響因工作原理而異，有的很嚴(yán)重，有的無甚影響，一般來說，推理式流量計（差壓、渦輪、渦街、超聲、電磁等）都要受影響，而容積式流量計不受或基本不受影響。
非定常流：在現(xiàn)場使用中非定常流并不少見，非定常流可分為二大類：周期性脈動和隨機(jī)性波動。在發(fā)動機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等出口的流動可見周期脈動，而管道中的流動受阻流件及管道系統(tǒng)的干擾一般都存在隨機(jī)性波動。至今還沒有明確規(guī)定流量所需要的定常流條件的定量指標(biāo)。在流量測量標(biāo)準(zhǔn)中只是含糊地規(guī)定：管道內(nèi)的流量應(yīng)該不**間而變化，或?qū)嶋H上只**間有微小和緩慢的變化。滿足流量檢測件上下游直管段所需要的作業(yè)空間、加裝多孔導(dǎo)流裝置和保證安裝管線與流量計管徑中心線對齊，且無凸出物（如安裝的墊片）突入測量管道，可以有效避免非定常流的出現(xiàn)。
三、結(jié)束語
隨著社會的發(fā)展人們對能源的需求越來越大，能源短缺的現(xiàn)實(shí)逐步顯現(xiàn)，人們對能源管理和控制意識進(jìn)一步加強(qiáng)，能源計量的準(zhǔn)確性將會愈來愈重要。通過分析影響天然氣流量計在氣體測量準(zhǔn)確度的幾點(diǎn)原因，并加以改善，從而有效提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。保障工藝操作控制、加強(qiáng)效益核算管理，為企業(yè)經(jīng)營管理決策提供更加可靠的依據(jù)。

上一篇：氫氣流量計在安裝調(diào)試中會遇到的四種故障原因分析

下一篇：關(guān)于兩線制氨氣流量計的設(shè)計與改進(jìn)方案介紹