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影響燃?xì)饬髁坑?jì)準(zhǔn)確性因素分析
點(diǎn)擊次數(shù)：2045 發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 08:39:31
摘要：在燃?xì)饬髁坑?jì)計(jì)量系統(tǒng)結(jié)算中，標(biāo)況下的氣體流量計(jì)算是否正確直接影響計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，基于渦輪流量計(jì)的工作原理、系統(tǒng)組成，分析了影響燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)性能的因素，并根據(jù)分析結(jié)果制定相對(duì)應(yīng)的對(duì)策。指出在天然氣貿(mào)易交接計(jì)量中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)渦輪計(jì)量系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)和檢測(cè)，以提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。
天然氣作為一種清潔能源在一次能源消費(fèi)中占據(jù)著重要的地位。隨著中國西氣東輸、川氣東送等**重要長(zhǎng)輸管道的建成，以及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的不斷完善，天然氣貿(mào)易交接的科學(xué)、公正、可靠變得愈發(fā)重要。渦輪計(jì)量系統(tǒng)具有靈敏度高、重復(fù)性好、量程比寬等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)輸管道以及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)受到各種因素的干擾，進(jìn)而影響了其計(jì)量的準(zhǔn)確性。
１渦輪流量計(jì)的工作原理
渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)，在管道中安裝一臺(tái)自由轉(zhuǎn)動(dòng)、軸與管道同心的葉輪，當(dāng)被測(cè)氣體流過傳感器時(shí)，在氣流作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，使檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示，渦輪流量計(jì)工作原理如圖１所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉(zhuǎn)速成正比，流量計(jì)算如式（１）所示：
式中：ｑＶｆ———工況體積流量，ｍ３／ｓ；Ｎ———渦輪流量計(jì)的脈沖數(shù)；Ｋ———渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)，１／ｍ３。
２燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)的組成
燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)如圖２所示，一般由渦輪流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計(jì)算機(jī)５部分組成。渦輪流量計(jì)是該計(jì)量系統(tǒng)的核心，壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號(hào)。色譜實(shí)時(shí)在線分析管道中的天然氣組分，以確定天然氣的壓縮因子。流量計(jì)算機(jī)則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進(jìn)行運(yùn)算分析，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量，并用于計(jì)量交接，同時(shí)保存相應(yīng)的流量歷史數(shù)據(jù)。
３影響燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量進(jìn)行結(jié)算，標(biāo)況下的體積流量計(jì)算如式（２）所示：
式中：ｑＶｎ———標(biāo)況下的體積流量，ｍ３／ｓ；ｐａｂｓ———工況下測(cè)得的氣體的絕對(duì)壓力，ｋＰａ；ｐｎ———標(biāo)況下的參比壓力，１０１.３２５ｋＰａ；Ｔｎ———標(biāo)況下的參比熱力學(xué)溫度，２９３.１５Ｋ；Ｔ———工況下測(cè)得的氣體熱力學(xué)溫度，Ｋ；Ｚｎ———標(biāo)況下的氣體壓縮因子；Ｚ———工況下的氣體的壓縮因子。
由式（２）可知，影響燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素有：工況體積流量是否準(zhǔn)確；壓力、溫度在工況條件下的測(cè)量是否準(zhǔn)確；氣體的組分分析是否準(zhǔn)確以及流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置是否正確等。
４解決措施
４.１保證渦輪流量計(jì)的正常運(yùn)行
渦輪流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)確保流量計(jì)的上游前、下游后具有一定長(zhǎng)度的直管段，一般要求上游直管段長(zhǎng)度不低于２０Ｄ，Ｄ為管道公稱直徑，下游直管段不低于５Ｄ，以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測(cè)量誤差。流量計(jì)應(yīng)工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi)，瞬時(shí)流量應(yīng)在分界流量以上，以保證其測(cè)量的準(zhǔn)確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置，其選用和正常運(yùn)行直接關(guān)系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
４.２確保壓力和溫度的測(cè)量準(zhǔn)確
壓力變送器、溫度變送器應(yīng)具備限值報(bào)警、修改保護(hù)等功能?，F(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)定時(shí)核查計(jì)量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場(chǎng)變送器就地顯示值是否一致，定期利用校準(zhǔn)儀器檢查儀表的零位，防止零位漂移，對(duì)于超過儀表允許誤差的應(yīng)及時(shí)更換或者送專業(yè)授權(quán)機(jī)構(gòu)檢定、校準(zhǔn)。
４.３加強(qiáng)對(duì)天然氣組分的分析
對(duì)于多氣源的計(jì)量系統(tǒng)，建議設(shè)置在線氣體色譜分析儀，在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)天然氣組分的實(shí)時(shí)更新。色譜分析儀應(yīng)定期利用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定，確保正常工作。對(duì)于未設(shè)置色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)定期采集天然氣送專業(yè)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)，同時(shí)要加強(qiáng)與鄰近配置有色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)據(jù)比對(duì)，防止氣體組分發(fā)生較大變化時(shí)，預(yù)設(shè)在流量計(jì)算機(jī)中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)未及時(shí)更新而造成計(jì)量誤差。
４.４流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置要合理
對(duì)于控制室設(shè)置有流量計(jì)算機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)渦輪流量計(jì)的檢定結(jié)果，及時(shí)修改計(jì)算機(jī)中設(shè)置的儀表系數(shù)，確保工況流量傳輸?shù)臏?zhǔn)確。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝情況以及儀表性能，正確選擇小流量切除的工況點(diǎn)，對(duì)于具有壓力、溫度傳輸故障自動(dòng)補(bǔ)償功能的流量計(jì)算機(jī)要根據(jù)工況設(shè)置壓力、溫度的預(yù)設(shè)值，同時(shí)要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報(bào)警點(diǎn)，以確保流量計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。
５結(jié)束語
天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。渦輪計(jì)量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計(jì)量設(shè)備，其計(jì)量的準(zhǔn)確性顯得尤為重要，影響因素也會(huì)在不同工況下有所差異，需要現(xiàn)場(chǎng)人員加強(qiáng)維護(hù)，合理分析，科學(xué)制訂對(duì)策，才能進(jìn)一步提高渦輪計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
天然氣作為一種清潔能源在一次能源消費(fèi)中占據(jù)著重要的地位。隨著中國西氣東輸、川氣東送等**重要長(zhǎng)輸管道的建成，以及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)的不斷完善，天然氣貿(mào)易交接的科學(xué)、公正、可靠變得愈發(fā)重要。渦輪計(jì)量系統(tǒng)具有靈敏度高、重復(fù)性好、量程比寬等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)輸管道以及城市燃?xì)夤芫W(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用，但在實(shí)際應(yīng)用過程中會(huì)受到各種因素的干擾，進(jìn)而影響了其計(jì)量的準(zhǔn)確性。
１渦輪流量計(jì)的工作原理
渦輪流量計(jì)屬于速度式流量計(jì)，在管道中安裝一臺(tái)自由轉(zhuǎn)動(dòng)、軸與管道同心的葉輪，當(dāng)被測(cè)氣體流過傳感器時(shí)，在氣流作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)周期地改變磁電轉(zhuǎn)換器的磁阻值，使檢測(cè)線圈中磁通隨之發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生周期性的感應(yīng)電勢(shì)，即電脈沖信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)放大器放大后，送至顯示儀表顯示，渦輪流量計(jì)工作原理如圖１所示。
管道中流體的流速大小與葉輪轉(zhuǎn)速成正比，流量計(jì)算如式（１）所示：
式中：ｑＶｆ———工況體積流量，ｍ３／ｓ；Ｎ———渦輪流量計(jì)的脈沖數(shù)；Ｋ———渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)，１／ｍ３。
２燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)的組成
燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)如圖２所示，一般由渦輪流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、色譜分析儀、流量計(jì)算機(jī)５部分組成。渦輪流量計(jì)是該計(jì)量系統(tǒng)的核心，壓力變送器、溫度變送器采集輸氣工況條件下的壓力、溫度信號(hào)。色譜實(shí)時(shí)在線分析管道中的天然氣組分，以確定天然氣的壓縮因子。流量計(jì)算機(jī)則將采集到的壓力、溫度、工況體積流量、氣體組分進(jìn)行運(yùn)算分析，得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積流量，并用于計(jì)量交接，同時(shí)保存相應(yīng)的流量歷史數(shù)據(jù)。
３影響燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素
中國天然氣貿(mào)易交接中一般采用標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量進(jìn)行結(jié)算，標(biāo)況下的體積流量計(jì)算如式（２）所示：
式中：ｑＶｎ———標(biāo)況下的體積流量，ｍ３／ｓ；ｐａｂｓ———工況下測(cè)得的氣體的絕對(duì)壓力，ｋＰａ；ｐｎ———標(biāo)況下的參比壓力，１０１.３２５ｋＰａ；Ｔｎ———標(biāo)況下的參比熱力學(xué)溫度，２９３.１５Ｋ；Ｔ———工況下測(cè)得的氣體熱力學(xué)溫度，Ｋ；Ｚｎ———標(biāo)況下的氣體壓縮因子；Ｚ———工況下的氣體的壓縮因子。
由式（２）可知，影響燃?xì)饬髁坑?jì)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的主要因素有：工況體積流量是否準(zhǔn)確；壓力、溫度在工況條件下的測(cè)量是否準(zhǔn)確；氣體的組分分析是否準(zhǔn)確以及流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置是否正確等。
４解決措施
４.１保證渦輪流量計(jì)的正常運(yùn)行
渦輪流量計(jì)安裝時(shí)應(yīng)確保流量計(jì)的上游前、下游后具有一定長(zhǎng)度的直管段，一般要求上游直管段長(zhǎng)度不低于２０Ｄ，Ｄ為管道公稱直徑，下游直管段不低于５Ｄ，以消除旋渦流等流體流速分布不均產(chǎn)生的測(cè)量誤差。流量計(jì)應(yīng)工作在儀表系數(shù)曲線線性區(qū)域內(nèi)，瞬時(shí)流量應(yīng)在分界流量以上，以保證其測(cè)量的準(zhǔn)確性。要特別注意脈沖放大器的選型和配置，其選用和正常運(yùn)行直接關(guān)系著工況流量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。
４.２確保壓力和溫度的測(cè)量準(zhǔn)確
壓力變送器、溫度變送器應(yīng)具備限值報(bào)警、修改保護(hù)等功能?，F(xiàn)場(chǎng)人員應(yīng)定時(shí)核查計(jì)量系統(tǒng)中壓力值、溫度值與現(xiàn)場(chǎng)變送器就地顯示值是否一致，定期利用校準(zhǔn)儀器檢查儀表的零位，防止零位漂移，對(duì)于超過儀表允許誤差的應(yīng)及時(shí)更換或者送專業(yè)授權(quán)機(jī)構(gòu)檢定、校準(zhǔn)。
４.３加強(qiáng)對(duì)天然氣組分的分析
對(duì)于多氣源的計(jì)量系統(tǒng)，建議設(shè)置在線氣體色譜分析儀，在線分析天然氣的組分并將數(shù)據(jù)傳入流量計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)天然氣組分的實(shí)時(shí)更新。色譜分析儀應(yīng)定期利用標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定，確保正常工作。對(duì)于未設(shè)置色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)定期采集天然氣送專業(yè)機(jī)構(gòu)化驗(yàn)，同時(shí)要加強(qiáng)與鄰近配置有色譜分析儀的計(jì)量系統(tǒng)的組分?jǐn)?shù)據(jù)比對(duì)，防止氣體組分發(fā)生較大變化時(shí)，預(yù)設(shè)在流量計(jì)算機(jī)中的氣體組分?jǐn)?shù)據(jù)未及時(shí)更新而造成計(jì)量誤差。
４.４流量計(jì)算機(jī)的設(shè)置要合理
對(duì)于控制室設(shè)置有流量計(jì)算機(jī)的計(jì)量系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)渦輪流量計(jì)的檢定結(jié)果，及時(shí)修改計(jì)算機(jī)中設(shè)置的儀表系數(shù)，確保工況流量傳輸?shù)臏?zhǔn)確。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝情況以及儀表性能，正確選擇小流量切除的工況點(diǎn)，對(duì)于具有壓力、溫度傳輸故障自動(dòng)補(bǔ)償功能的流量計(jì)算機(jī)要根據(jù)工況設(shè)置壓力、溫度的預(yù)設(shè)值，同時(shí)要合理選取壓力、溫度、流量的上下限報(bào)警點(diǎn)，以確保流量計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。
５結(jié)束語
天然氣計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著行業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)效益。渦輪計(jì)量系統(tǒng)作為天然氣行業(yè)的常用流量計(jì)量設(shè)備，其計(jì)量的準(zhǔn)確性顯得尤為重要，影響因素也會(huì)在不同工況下有所差異，需要現(xiàn)場(chǎng)人員加強(qiáng)維護(hù)，合理分析，科學(xué)制訂對(duì)策，才能進(jìn)一步提高渦輪計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。